Фазовые равновесия в системе PrOx – CoOx – NiO, структура и содержание кислорода в образующихся оксидах

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методом гомогенизирующих отжигов и рентгеновской порошковой дифракции показано, что в квазитройной системе PrOx – CoO – NiO при 1373 K на воздухе образуются два ряда твердых растворов: со структурой орторомбически искаженного перовскита PrCo1–xNixO3 (0.0 ≤ x ≤ 0.4) и со структурой Раддлесдена–Поппера с n = 3 Pr4Ni3–yCoyO10–δ (0.7 ≤ y ≤ 1.5). Содержание кислорода в обоих рядах твердых растворов близко к стехиометрическому. Предположено, что ионы Ni2+ преимущественно находятся в октаэдрах, расположенных в середине перовскитного блока, а ионы Ni3+ и Co3+ в октаэдрах по соседству со слоями каменной соли. С использованием литературных данных построены диаграммы состояния систем PrOx – CoOx и PrOx – NiO в координатах “Т – состав” на воздухе.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. Е. Соломахина

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Author for correspondence.
Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург

М. А. Шадрина

Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург

А. В. Брюзгина

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина; Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук

Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург; Екатеринбург

А. С. Урусова

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург

Т. В. Аксенова

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург

В. А. Черепанов

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

Email: e.e.solomakhina@urfu.ru
Russian Federation, Екатеринбург

References

  1. Morales-Zapata M.A., Larrea A., Laguna-Bercero M.A. // Electrochim. Acta. 2023. V.444. Р.141970
  2. Vibhu V., Flura A., Nicollet C. et al. // Solid State Scien. 2018. V.81 P. 26. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2018.04.016
  3. Vibhu V., Rougier A., Nicollet C. et al. // J. Power Sourc. 2016. V.317. P. 184. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.03.012
  4. Miyamoto Y., Nagai A., Nishimoto S. et al. // Mater. Lett. 2023. V.349. Р.134731. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2023.134731
  5. Mishchenko D.D., Arapova M.V., Bespalko Y.N. et al. // J. Alloys Compd. 2023. V.967. 171693. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171693
  6. Egger A., Eisbacher-Lubensky S., Sampl K. et al. // Fuel Cells. 2023. P. 1. https://doi.org/10.1002/fuce.202300037
  7. Vafaeenezhad S., Morales-Zapata M.A., Hanifi A.R. et al. // Int. J. Hydr. Energ. 2022. V.47, N82. P. 35081. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.08.108
  8. Antonova E.P., Khodimchuk A.V., Tropin E.S. et al. // Solid State Ion. 2020 V.346. 115215. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115215
  9. Tsai C.-Y., Aguadero A., Skinner S.J. // J. Solid State Chem. 2020. V.289. 121533. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121533
  10. Bassat J.-M., Vibhu V., Nicollet C. et al. // ECS Trans. 2017. V.78. № 1. P. 655. doi: 10.1149/07801.0655ecst
  11. Zhou X.-D., Templeton J.W., Nie Z. et al. // Electrochim. Acta. 2012. V.71. P. 44. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.067
  12. Xie Z., Jang I., Ouyang M. et al. // J. Phys. Energy. 2023. V.5. 045005. doi: 10.1088/2515-7655/aceeb5
  13. Kovalevsky A.V., Kharton V.V., Yaremchenko A.A. et al. // J. Electroceram. 2007. V.18. P. 205. https://doi.org/10.1007/s10832-007-9024-7
  14. Vibhu V., Vinke I.C., Eichel R.-A., de Haart L.G.J. // J. Power Sourc. 2021, V.482. 228909. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228909
  15. Vibhu V., Vinke I.C., Eichel R.-A. et al. // J. Power Sourc. 2019. V.444. 227292. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227292
  16. Sozal Md S.I., Tang W., Das S. et al. // Int. J. Hydr. Energ. 2022. V.47. P. 21817. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.05.011
  17. Аксенова Т.В., Гаврилова Л.Я., Черепанов В.А. // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. № 12. С. 1520. (Aksenova T.V., Gavrilova L. Ya., Cherepanov V.A. // Inorg. Mat. 2004. V.40. N12. P. 1336.)
  18. Huang S., Lu Q., Feng S. et al. // J. Power Sourc. 2012. V.199. P. 150. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.10.025
  19. Садыков В.А., Еремеев Н.Ф., Садовская Е.М. и др. // Электрохимия. 2014. Т. 50. № 7. С. 747. (Sadykov V.A., Eremeev N.F., Sadovskaya E.M. et al. // Russ. J. Electrochem. 2014. V.50. № 7, P. 669. https://doi.org/10.1134/S1023193514070131)
  20. Sadykov V., Eremeev N., Sadovskaya E. et al. // Catal. Today. 2023. V.423. 113936. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2022.10.018
  21. Berger C., Bucher E., Egger A. et al. // Solid State Ion. 2018. V.316 P. 93. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.12.024
  22. Yaremchenko A.A., Kharton V.V., Patrakeev M.V., Frade J.R. // J. Mater. Chem. 2003. V.13. P. 1136. https://doi.org/10.1039/b300357d
  23. Li S., Tu H., Li F. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V.694. P. 17. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.250
  24. Tarutin A.P., Kasyanova A.V., Vdovin G.K. et al. // Materials. 2022. V.15. № 6. 2166. https://doi.org/10.3390/ma15062166
  25. Berger C., Bucher E., Merkle R. et al. // Open Ceram. 2021. V.6. 100094. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100094
  26. Черепанов В.А., Петров А.Н., Гримова Л.Ю. // Журн. физ. химии. 1985. Т. 59, № 9. С. 2131.
  27. Petrov A.N., Cherepanov V.A., Zuyev A. Yu., Zhukovsky V.M. // J. Solid State Chem. 1988. V.77. № 1 P. 1. https://doi.org/10.1016/0022-4596(88)90083-7
  28. Kitayama K. // Ibid. 1988. V.77. № 2. P. 366. https://doi.org/10.1016/0022-4596(88)90260-5
  29. Kitayama K. // Ibid. 2000. V.151. № 1. P. 12. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8602
  30. Kostogloudis G. Ch., Vasilakos N., Ftikos Ch. // Solid State Ion. 1998. V.106. № 3–4. P. 207. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(97)00506–7
  31. Lacorre P., Torrance J.B., Pannetier J. et al. // J. Solid State Chem. 1991. V.91. № 2. P. 225. https://doi.org/10.1016/0022-4596(91)90077-U
  32. Huang T.C., Parrish W., Toraya H. et al. // Mater. Res. Bull. 1990. V.25. № 9. P. 1091. https://doi.org/10.1016/0025-5408(90)90138-R
  33. Xu X.Q., Peng J.L., Li Z.Y. et al. // Phys. Rev. B. 1993. V.48. № 2. P. 1112. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.1112
  34. J.E. Rodrigues, Rosa A.D., López-Sánchez J. et al. // J. Mater. Chem. C. 2023. V.11. P. 462. doi: 10.1039/d2tc03063b
  35. Bassat J.M., Allançon C., Odier P. et al. // Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 1998. V.35. № 2. P. 173. https://doi.org/10.1016/S0992-4361(98)80195-1
  36. Aquino F.M., Melo D.M.A., Pimentel P.M. et al. // Mater. Res. Bull. 2012. V.47. P. 2605. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.04.078
  37. Odier P., Allançon Ch., Bassat J.M. // J. Solid State Chem. 2000. V.153. № 2. P. 381. https://doi.org/10.1006/jssc.2000.8786
  38. Kovalevsky A.V., Kharton V.V., Yaremchenko A.A. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2007. V.27. № 13–15. P. 4269. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2007.02.136
  39. Takayama E. // J. Solid State Chem. 1983. V.50. № 1. P. 70. https://doi.org/10.1016/0022-4596(83)90233-5
  40. Tomeš P., Aguirre M.H., Robert R. et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V.44. 305402, doi: 10.1088/0022-3727/44/30/305402
  41. Berger C., Bucher E., Egger A. et al. // Solid State Ion. 2020. V.348. 115282. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2020.115282
  42. Song J., Ning D., Boukamp B. et al. // J. Mater. Chem. A. 2020. V.8. P. 22206. doi: 10.1039/d0ta06731h
  43. Dogdibegovic E., Wright C.J., Zhou X.-D. // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V.99. N.8. P. 2737. doi: 10.1111/jace.14291
  44. Петров А.Н., Черепанов В.А., Зуев А.Ю. // Журн. физ. химии. 1987. Т. 61. № 3. С. 630.
  45. Shannon R.D. // Acta Cryst. A. 1976. V.32. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  46. Cherepanov V.A., Barkhatova L. Yu., Petrov A.N. // J. Phys. Chem. Solids, 1994. V.55. № 3. P. 229. https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)90137-6
  47. Gavrilova L. Ya., Proskurnina N.V., Cherepanov V.A., Voronin V.I. // Solid Oxide Fuel Cells VII, Ed. by H. Yokokawa and S.C. Singhal, PV 2001–16, p.458–465, The Electrochemical Society Proceedings Series, Pennington, NJ (2001).
  48. Bannikov D.O., Cherepanov V.A. // J. Solid State Chem. 2006. V.179. № 8. P. 2721. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.05.026
  49. Zinkevich M., Solak N., Nitsche H. et al. // J. Alloys Compd. 2007. V.438. P. 92. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.08.047
  50. Zinkevich M., Aldinger F. // J. Alloys Compd. 2004. V.375. № 1–2. P. 147. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2003.11.138
  51. Галайда А.П., Волкова Н.Е., Гаврилова Л.Я., Черепанов В.А. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 6. С. 635. doi: 10.1134/S0002337X19060046 (A.P. Galayda, N.E. Volkova, L. Ya. Gavrilova, V.A. Cherepanov // Inorg. Mater. 2019. V.55. N.6. P. 593. https://doi.org/10.1134/S0020168519060049)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of the state of the PrOx – COX system in the air.

Download (33KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Diagram of the state of the PrOx – NiO system in the air.

Download (56KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Parameters of the unit cell PrCo1–xNixO3 at different nickel content (x).

Download (20KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. X–ray diffraction patterns of non-single-phase samples of nominal composition PrCo1-xNixO3 at various values of x.

Download (47KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Diagram of the state of the PrOx – CoO – NiO system in air at 1,373 K and Po2=0.21atm.

Download (69KB)
Indexing metadata
7. Fig.

Download (40KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences