Ионная проводимость нано- и микроразмерной керамики холодного прессования на основе твердого электролита (Ce0.5Pr0.5)0.95Sr0.05F2.95 со структурой тисонита

from 01.01.2025

Продолжены исследования по разработке технологии синтеза нанокерамических электролитов на основе высокопроводящих нестехиометрических тисонитовых (пр. гр. ) твердых растворов. Получены нано- и микроразмерные образцы керамики состава (Ce_0.5Pr_0.5)_0.95Sr_0.05F_2.95, исследованы их рентгенографические, структурно-морфологические и кондуктометрические характеристики. Исходный твердый электролит синтезировали методом спонтанной кристаллизации расплава во фторирующей атмосфере, затем измельчали в ступке и в шаровой мельнице для получения порошка разных фракций и прессовали холодным способом. Обнаружено, что наноразмерная керамика обладает более высокими электролитическими характеристиками в сравнении с микрокерамикой. Ионная проводимость нанокерамики (Ce_0.5Pr_0.5)_0.95Sr_0.05F_2.95составляетσ_dc = 4.7 × 10⁻³ См/см при 500K, энтальпия активации ионного переноса обусловлена миграцией вакансий фтора на межзеренных границах и составляетΔH_a = 0.43 эВ (T < 560K) и 0.27 эВ (T > 560K). Катионный состав изученного многокомпонентного твердого электролита является перспективным для дальнейшей оптимизации синтеза фторидной нанокерамики и ее практического применения в твердотельных электрохимических устройствах.

24 0

Механохимический синтез нанопорошков и ионная проводимость нанокерамики (Pb0.67Cd0.33)0.825Sr0.175F2 со структурой флюорита

Issue number 1 from 15.01.2024

Исследованы рентгенографические и ионопроводящие свойства нанокерамического твердого раствора (Pb_0.67Cd_0.33)_0.825Sr_0.175F₂ (структурный тип CaF₂, пр. гр. Fmm). Нанокристаллические порошки получены методом механохимического синтеза с использованием двух видов шихты. В первом способе в качестве реагентов взяты индивидуальные плавы PbF₂, CdF₂ и SrF₂, во втором – предварительно сплавленный твердый раствор Pb_0.67Cd_0.33F₂ и SrF₂. Обнаружено, что способ приготовления шихты не влияет на формирование и свойства тройного твердого раствора. Параметры решетки твердого раствора (Pb_0.67Cd_0.33)_0.825Sr_0.175F₂ равны a = 5.778 и 5.772 Å для первого и второго способов соответственно. Оценка среднего размера областей когерентного рассеяния в нанопорошках по рентгеновским данным дает величину в несколько десятков нм. Нанокерамику готовили холодным прессованием порошков, ее плотность составляла 80% от рентгенографической плотности твердого раствора (6.89 г/см³). После отжига при 500 °С в течение 2 ч плотность керамики увеличилась до 90%. Ионная проводимость σ_dc исходной и отожженной нанокерамики равна 2.5×10^–6 и 1.2×10^–5 См/см соответственно. Значение σ_dc для отожженной нанокерамики по сравнению с монокристаллом такого же состава меньше на 20%.

39 0

Рост кристаллов и исследование взаимосвязи тепло- и электропроводности суперионного проводника Pb1−xScxF2+x

Issue number 5 from 15.05.2024

Методом вертикальной направленной кристаллизации (Бриджмена) выращен монокристалл гетеровалентного твердого раствора Pb_1−xSc_xF_2+x (х = 0.1 по шихте) со структурой флюорита, проведены исследования его фазового и элементного состава, определены кристаллографические параметры и изучена взаимосвязь тепло- и электропроводности. Состав твердого раствора изменяется от x = 0.08 в нижней части (в конусе) до 0.095 в верхней части кристалла. Обнаружено, что выращенный кристалл Pb_1−xSc_xF_2+x обладает низкой теплопроводностью (k = 0.7 Вт/(мK) при 300 K), нетипичным для кристаллического состояния “стеклообразным” поведением теплопереноса, высокой фторионной электропроводностью (σ_dc = 0.012 См/м при 293 K) и невысокой энтальпией активации ионного переноса (ΔH_s = 0.378 ± 0.005 эВ).Такое поведение тепло- и электропроводности твердого раствора Pb_1−xSc_xF_2+x обусловлено структурным разупорядочением фторной подрешетки, сохраняющимся при комнатной температуре, в результате гетеровалентных замещений катионов Pb²⁺ на Sc³⁺. Проведено сравнение тепло- и электропроводящих свойств монокристаллов двухкомпонентных твердых растворов Pb_1−xSc_xF_2+x, Pb_1−xCd_xF₂ (тип CaF₂) и однокомпонентных фторидов β-PbF₂ (тип CaF₂), ScF₃ (тип ReO₃).

47 0

ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ НАНО- И МИКРОРАЗМЕРНОЙ КЕРАМИКИ ХОЛОДНОГО ПРЕССОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА (CePr)SrF СО СТРУКТУРОЙ ТИСОНИТА

Issue number 1-2 from 01.01.2025

Продолжены исследования по разработке технологии синтеза нанокерамических электролитов на основе высокопроводящих нестехиометрических тисонитовых (пр. гр. 31) твердых растворов. Получены нано- и микроразмерные образцы керамики состава (CePr)SrF, исследованы их рентгенографические, структурно-морфологические и кондуктометрические характеристики. Исходный твердый электролит синтезировали методом спонтанной кристаллизации расплава во фторирующей атмосфере, затем измельчали в ступке и в шаровой мельнице для получения порошка разных фракций и прессовали холодным способом. Обнаружено, что наноразмерная керамика обладает более высокими электролитическими характеристиками в сравнении с микрокерамикой. Ионная проводимость нанокерамики (CePr)SrF составляет σ = 4.7 × 10 См/см при 500 K, энтальпия активации ионного переноса обусловлена миграцией вакансий фтора на межзеренных границах и составляет Δ = 0.43 эВ ( < 560 K) и 0.27 эВ ( > 560 K). Катионный состав изученного многокомпонентного твердого электролита является перспективным для дальнейшей оптимизации синтеза фторидной нанокерамики и ее практического применения в твердотельных электрохимических устройствах.

4 0