СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КИСЛОРОДПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ LA₂(MO_1-X M_X)₂O_9-A (M= ZR, TI, SN)

В настоящее время очень актуальной задачей является получение материалов с заданными свойствами, перспективными для использования в электронике, электротехнике, при создании новых технических устройств и др. Огромный интерес для исследователей представляют кислород-ионные проводники, которые могут быть использованы в твердофазных топливных элементах, анализаторах выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, кислородных насосах и т.д. С этой точки зрения перспективными являются керамические материалы на основе молибдата лантана состава La₂Mo₂O₉, обладающие высокими значениями проводимости по кислороду. Нами изучено и представлено влияние допирования кислородпроводящей керамики La₂Mo₂O₉ четырехвалентными катионами циркония, титана и олова. Твердые растворы на основе молибдата лантана La₂Mo₂O₉ синтезированы твердофазным методом. Условия получения керамики выбирались исходя из результатов дефференциально-термического анализа смеси исходных оксидов. Выявлено, что образование твердых растворов La₂(Mo_1-xM_x)₂O_9-δ (M = Zr, Ti, Sn) протекает стадийно в области температур порядка 400 - 680°C. Методами рентгенофазового анализ (РФА) было установлено, что небольшие количества допирующих катионов не приводят к изменению структуры синтезированных соединений. Образцы, допированные 5% -15 ат.% циркония, титана и 5 ат.% олова представляют собой однофазные твердые растворы состава La₂(Mo_1-xM_x)₂O_9-δ. Идентичность полос поглощения твердых растворов, по данным ИК-спектроскопического анализа, указывает на изоструктурность однофазных образцов. Методом диэлектрической спектроскопии на переменном токе выявлено наличие фазового перехода первого рода во всех образцах. Фазовый переход, наблюдающийся при температурах порядка 560 - 580^оС, сопровождается резким повышением проводимости. Установлено, что все замещенные молибдаты проявляют высокую электропроводность, значения которой сопоставимы с проводимостью стабилизированного оксида циркония ZrO₂/CaO. Во всех полученных образцах величина проводимости достигает значений порядка 10^-1 - 10^-2 См/см ( Ом^-1см^-1 ) при температуре 800^оС. Показано, что проводимость имеет преимущественно кислород-ионный характер и возникает за счет передвижения ионов кислорода по вакансиям.

SYNTHESIS AND STUDY OF PROPERTIES OF OXYGEN CONDUCTING CERAMICS LA₂(MO_1-X M_X)₂O_9-A (M= ZR, TI, SN)

At present the pressing need is to obtain materials with preset characteristics, which may be used in electronics & electrical engineering, when creating new technical devices, etc. Researches are vety interested in oxygen-ion conductor, which can be used in solid-state fuel cells, analyzes of exhaust gases in internal combustion engines, oxygen pumps, etc. In this regaM ceramic materials based on lanthanum molybdate of the composition La₂Mo₂O₉, which have high values of oxygen conductivity, are promising. We have studied the effect of doping of oxygen-conducting ceramics La2Mo2O9 with tetravalent cations of zirconium, titanium and tin. Solid solutions based on lanthanum molybdate La₂Mo₂O₉ are synthesized by the solid-phase method. The conditions Ьэг obtaining ceramics were chosen on the basis of the results of a differential-theimal analysis of a mixture of initial oxides. It was found out that the foimation of solid solutions of La₂(Mo_1-xM_x)₂O_9-5 (M = 2г, Ti, Sn) develops in stages at temperatures of approx. 400 - 680 °C. With X-ray phase analysis it was discovered that small amounts of doping cations do not lead to a change in the strncture of synthesized compounds. Samples doped with 5% -15 at.% of zirconium, titanium and 5 at.% of tin are single-phase solid solutions of the composition La₂(Mo_1-xM_x)₂O_9-5. The identity of the absorption bands of solid solutions, accoMing to IR spectroscopic analysis, indicates the isostrnctural nature of single-phase samples. The method of dielectric spectroscopy with alternating cmrent revealed the presence of a fist-oMe! phase transition in all samples. The phase transition obsesed at temperatures of approx. 560 - 580°C is accompanied by a shmp increase in the conductivity. It was found out that all the substituted molybdates exhibit a high electrical conductivity, the values of which are comparable to the conductivity of stabilized zirconium oxide ZrO₂/CaO. In all obtained samples the conductivity reaches values of approx. 10^-1-10^-2 S/ cm at the temperature of 800°C. It is shown that conductivity has predominantly oxygen-ionic character and arises due to the movement of oxygen ions in vacancies.