1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Электрохимия
  4. T. 59, № 12, 2023

Электрохимия, 2023, T. 59, № 12, стр. 894-904

Транспортные свойства композитов La2(WO4)3–Al2O3

Н. Н. Пестерева a, *, А. Ф. Гусева a, Н. А. Василенко a, И. В. Бекетов a, b, Н. В. Селезнева a

a Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина
Екатеринбург, Россия

b Институт электрофизики УрО РАН
Екатеринбург, Россия

* E-mail: Natalie.Pestereva@urfu.ru

Поступила в редакцию 13.02.2023
После доработки 19.06.2023
Принята к публикации 30.06.2023

Аннотация

Твердофазным методом получены композиты (1 – φ)La2(WO4)3–φAl2O3 (φ – объемная доля нанодисперсного оксида алюминия), исследованы их термические свойства, морфология, электропроводность в зависимости от температуры, давления кислорода в газовой фазе и состава. Обнаружено, что проводимость композитов (1 – φ)La2(WO4)3–φAl2O3 проходит через максимум при φ ~ 0.1 и достигает значения 7 × 10–3 См/см при 1000°С, что в 7 раз выше проводимости La2(WO4)3 при данной температуре. Методом ЭДС и измерениями зависимости электропроводности от давления кислорода в газовой фазе установлен ионный характер проводимости композитов (1 – φ)La2(WO4)3–φAl2O3.

Ключевые слова: кислородно-ионная проводимость, композиционные твердые электролиты, вольфрамат лантана, гетерогенное допирование

Список литературы

  1. Mahato, N., Banerjee, A., Gupta, A., Omar, S., and Balani, K., Progress in material selection for solid oxide fuel cell technology: A review, Progress in Mater. Sci., 2015, vol. 72, p. 141. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.01.001

  2. Medvedev, D., Lyagaeva, J., Gorbova, E., Demin, A., and Tsiakaras, P., Advanced materials for SOFC application: Strategies for the development of highly conductive and stable solid oxide proton electrolytes, Progress in Mater. Sci., 2016, vol. 75, p. 38. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.08.00

  3. Gómez, S. and Hotza, D., Current developments in reversible solid oxide fuel cells, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, vol. 61, p.155.https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.03.005

  4. Zhang, Y., Knibbe, R., Sunarso, J., Zhong, Y., Zhou, W., Shao, Z., and Zhu, Z., Recent progress on advanced materials for solid-oxide fuel cells operating below 500°C, Adv. Mater., 2017, vol. 29, p. 1700132. https://doi.org/10.1002/adma.201700132

  5. Da Silva, F. and De Souza, T., Novel materials for solid oxide fuel cell technologies: A literature review, Intern. J. Hydrogen Energy, 2017, vol. 42(41), p. 26020. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.105

  6. Danilov, N., Lyagaeva, J., Vdovin, G., and Medvedev, D., Multifactor performance analysis of reversible solid oxide cells based on proton-conducting electrolytes, Appl. Energy, 2019, vol. 237, p. 924. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.054

  7. Zhou, Y. and Yan, B., Re2(MO4)3: Ln3+(RE = Y, La, Gd, Lu; M = W, Mo; Ln = Eu, Sm, Dy) microcrystals: controlled synthesis, microstructure and tunable luminescence, CrystEngComm., 2013, vol. 15(28), p. 5694. https://doi.org/10.1039/c3ce40495a

  8. Kaczmarek, A.M. and Van Deun, R., Rare earth tungstate and molybdate compounds – from 0D to 3D architectures, Chem. Soc. Rev., 2013, vol. 42(23), p. 8835. https://doi.org/10.1039/c3cs60166h

  9. Guzik, M., Tomaszewicz, E., Guyot, Y., Legendziewicz, J., and Boulon, G., Structural and spectroscopic characterizations of new Cd1 − 3xNd2x – xMoO4 scheelite-type molybdates with vacancies as potential optical materials, J. Mater. Chem. C, 2015, vol. 3(16), p.4057. https://doi.org/10.1039/c4tc02963a

  10. Liu, J., Kaczmarek, A.M., and Van Deun, R., Advances in tailoring luminescent rare-earth mixed inorganic materials, Chem. Soc. Rev., 2018, vol. 47, p. 7225. https://doi.org/10.1039/c7cs00893g

  11. Ke, J, Adnan Younis, M., Kong, Y., Zhou, H., Liu, J., Lei, L., and Hou, Y., Nanostructured ternary metal tungstate-based photocatalysts for environmental purification and solar water splitting: A Review. Nano-Micro Letters, 2018, vol. 10(4). https://doi.org/10.1007/s40820-018-0222-4

  12. Pestereva, N., Guseva, A., Vyatkin, I., and Lopatin, D., Electrotransport in tungstates Ln2(WO4)3 (Ln = La, Sm, Eu, Gd), Solid State Ionics, 2017, vol. 301, p. 72. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.01.009

  13. Уваров, Н.Ф. Композиционные твердые электролиты. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 258 с. [Uvarov, N.F., Composite solid electrolytes (in Russian), Novosibirsk: ISSC SB RAS Publ., 2008. 258 p.]

  14. Knauth, P., Ionic Conductor Composites: Theory and Materials, J. Electroceramics, 2000, vol. 5(2), p.111. https://doi.org/10.1023/a:1009906101421

  15. Yaroslavtsev, A., Composite materials with ionic conductivity: from inorganic composites to hybrid membranes, Russ. Chem. Rev., 2009, vol. 78, p. 1013. https://doi.org/10.1070/RC2009v078n11ABEH004066

  16. Alekseev, D., Mateyshina, Y., and Uvarov, N., Effect of nanodiamond additives on the ionic conductivity of the (C2H5)3CH3NBF4 organic salt, Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58(7), p. 594. https://doi.org/10.1134/S1023193522070035

  17. Ulihin, A. and Uvarov, N., Ionic Conductivity of composite solid electrolytes (C4H9)4NBF4–Al2O3, Russ. J. Electrochem., 2021, vol. 57(10), p.1015. https://doi.org/10.1134/S1023193521080140

  18. Alekseev, D., Mateyshina, Y., and Uvarov, N., Transport properties of LiClO4–nanodiamond composites, Russ. J. Electrochem., 2021, vol. 57(10), p. 1037. https://doi.org/10.1134/S1023193521100037

  19. Евдокимов, А.А., Ефремов, В.А., Трунов, В.К. Соединения редкоземельных элементов. Молибдаты, вольфраматы, М.: Наука, 1991. С. 51–58.

  20. Guseva, A., Pestereva, N., Otcheskikh, D., and Kuznetsov, D., Electrical properties of CaWO4–SiO2 composites, Solid State Ionics, 2021, vol. 364, p. 115626. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2021.115626

  21. Pestereva, N., Guseva, A., Kuznetsov, D., Selezneva, N., and Korona, D., Effect of silicon, vanadium, and tungsten oxide additives on the electrical properties of composites based on CaWO4, Russ. J. Phys. Chem., A, 2020, vol. 94(12), p. 2482. https://doi.org/10.1134/S0036024420120213

  22. Guseva, A., Pestereva, N., and Uvarov, N., New oxygen ion conducting composite solid electrolytes Sm2(WO4)3–WO3, Solid State Ionics, 2023, vol. 394, p. 116196. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2023.116196

  23. Lippens, B.C. and Steggerda, J.J., Physical and Chemical Aspects of adsorbents and catalysts / B.G. Linsen, London: Acad fress, 1970, no. 4, p. 190–232.

  24. Trimm, D.l. and Stanislaus, A., The control of pore size in alumina catalyst: A review, Appl. Catal., 1986, vol. 21, no. 2, p. 215.

  25. Stumpf, H.C., Allen, R.R., Newsome, J.W., and Tucker, C.M., Thermal transformations of aluminas and alumina hydrates, Ind. End. Chem., 1953, vol. 45, no. 4, p. 819.

  26. Wilson, S.J., The dehydration of boehmite, γ-AlOOH, to γ-Al2O3, J. Solid State Chem., 1979, vol. 30, no. 2, p. 247.

  27. Ono, T., Ohguchi, Y., and Togari, O., Preparation of Catalysts III // Edit, G. Poncelet, P. Grange, P. Jacobs. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishers, 1983, p. 631.

  28. Козерожец, И.В., Панасюк, Г.П., Семенов, Е.А., Данчевская, М.Н., Азарова, Л.А., Симоненко, Н.П. Исследование превращений наноразмерного порошка бемита и γ-Аl2О3 при термической обработке. Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 4. С. 549. https://doi.org/10.31857/S0044457X20040091

  29. Шкрабина, Р.А., Корябкина, Н.А., Ушаков, В.А. Лаусберг, М., Мороз, Э.М., Исмагилов, З.Р. Термостабильность системы La2O3–Al2O3. Кинетика и катализ. 1996. Т. 37. С. 116.

  30. Uvarov, N., Composite solid electrolytes: recent advances and design strategies, J. Solid State Electrochem., 2011, vol. 15, p. 367. https://doi.org/10.1007/s10008-008- 0739-4

  31. Uvarov, N., Estimation of composites conductivity using a general mixing rule, Solid State Ionics, 2000, vols. 136–137, p. 1267. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(00)00585-3

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Электрохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал