Синтез, свойства и применение керамических оксидных композитных материалов со смешанной проводимостью в системе ZrO2-Bi2CuO4-Bi2O3
Однако такой композит за счет появления жидкой фазы становится пластичным и может легко деформируется при механической нагрузке. Поэтому для создания механически прочной при температурах порядка 800 °C композиционной керамики со смешанной электронно-ионной проводимостью необходимо использование матричного наполнителя, который должен быть стабилен и инертен по отношению к системе Bi2Cu04-Bi203 при… Читать ещё >
Содержание
- I. ВВЕДЕНИЕ
- II. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 2. 1. Кислород-ионная проводимость и основные кислород-иоппые проводники
- 2. 1. 1. Материалы со структурой флюорита
- 2. 1. 2. Кислород-ионные проводники на основе структуры перовскита
- 2. 1. 3. Материалы на основе ?-Bi203 и Bi^On
- 2. 2. Смешанная кислород-ионная и электронная проводимость
- 2. 2. 1. Механизм смешанной электронно-ионной проводимости
- 2. 2. 2. Проницаемость кислорода через мембрану со смешанной проводимостью. Уравнение Вагнера
- 2. 2. 3. Влияние кинетики поверхностного обмена на кислородный поток
- 2. 2. 4. Кислород-дефицитные перовскиты и другие перспективные оксидные материалы со смешанной проводимостью
- 2. 3. Смачивание границ зерен в керамических материалах
- 2. 3. 1. Смачивание внутренних поверхностей поликристаллов
- 2. 3. 2. Влияние смачивания границ зерен на транспортные свойства керамики
- 2. 4. Физико-химические свойства В1гОз и В'|гСи
- 2. 4. 1. Оксид висмута
- 2. 4. 1. 1. Фазовые соотношения в системе Bi-О и полиморфизм оксида висмута (III)
- 2. 4. 1. 2. Термическое расширение а-, (3-, у- и 5-В1гОз
- 2. 4. 1. 3. Электрические свойства В1гОз
- 2. 4. 2. Купрат висмута
- 2. 4. 1. Оксид висмута
- 2. 5. Фазовые соотношения в системе Bi203-Zr
- 2. 1. Кислород-ионная проводимость и основные кислород-иоппые проводники
- III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
- 3. 1. Исходные реагенты и синтез керамических композитов
- 3. 1. 1. Синтез купрата висмута
- 3. 1. 2. Синтез композитов Bi2Cu04 + xB
- 3. 1. 3. Синтез композитов «(ZiCb) — (В1гСи04 + 20 масс. % В120з)»
- 3. 2. Общее описание основных физико-химических методов исследования синтезированных образцов
- 3. 2. 1. Рентгенофазовый анализ
- 3. 2. 2. Термический анализ
- 3. 2. 3. Сканирующая электронная микроскопия
- 3. 2. 4. Анализ распределения частиц порошка по размеру
- 3. 2. 5. Дилатометрические измерения
- 3. 2. 6. Измерение электропроводности
- 3. 2. 7. Измерение чисел переноса ионов кислорода
- 3. 2. 8. Измерение высокотемпературной кислородной проницаемости через керамическую мембрану
- 3. 1. Исходные реагенты и синтез керамических композитов
- 4. 1. Физико-химические свойства композитов В1гСи04 + -сВ120з
- 4. 1. 1. Характеристики купрата висмута, полученного керамическим и криохимическим методами
- 4. 1. 2. Микроструктура композитов В1гСи04 +лВ1гОз с различной химической предысторией
- 4. 1. 3. Термическое поведение композитов В1гСи04 + лВ1'гОз
- 4. 1. 4. Транспортные свойства композитов В1гСи04 + лВ1'гОз
- 4. 1. 4. 1. Влияние химической предыстории на электропроводность композитов
- 4. 1. 4. 2. Числа переноса ионов кислорода керамических композитов
- 4. 1. 5. Эволюция микроструктуры композитов после электрофизических измерений
- 4. 2. Физико-химические свойства композитов «(ZrCh) — (Bi*2Cu04 + 20 масс. % В1гОз)»
- 4. 2. 1. Рентгенофазовый анализ
- 4. 2. 2. Исследование термического поведения композитов
- 4. 2. 3. Дилатометрические измерения
- 4. 2. 4. Исследование электропроводности композитов «(ZrC>2) — (В1гСи04 + 20 масс. % В1гОз)» методом импеданспой спектроскопии
- 4. 2. 4. 1. Зависимость электропроводности от толщины
- 4. 2. 4. 2. Зависимость электропроводности от температуры и парциалыюго давления кислорода
- 4. 2. 4. 3. Определение порога перколяции
- 4. 2. 5. Измерение потока кислорода через композитную мембрану
Синтез, свойства и применение керамических оксидных композитных материалов со смешанной проводимостью в системе ZrO2-Bi2CuO4-Bi2O3 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Ионика твердого тела представляет собой одно из перспективных направлений современной науки, связанное с получением, характеризацией, теорией и применением твердых тел, обладающих ионной проводимостью. Известно, что одним из важных процессов, происходящий в твердых телах, является перенос массы (например, как в окислении или спекании). Но до недавнего времени считалось, что уровни ионной проводимости были слишком малы, чтобы представлять интерес для технологического использования. Однако, в конце 60-х и начале 70-х XX века ситуация резко изменилась в связи с обнаружением очень высокой ионной проводимости в твердых электролитах, таких как Na-jS-AbCb, и развитием на их основе натрий-серных батарей с большими плотностями энергии.
Подобно твердотельной электронике, прогресс в ионике твердого тела связан с совершенствованием технологий, особенно в областях хранения и преобразования энергии и контроле состояния окружающей среды, основанных на развитии батарей, топливных элементов и сенсоров. Некоторые из важных применений электроники и ионики твердого тела, а также их классификация по типу и величине проводимости материалов (например, диэлектрики, полупроводники, металлы и сверхпроводники) представлены на рис. 1 [1]. На условной границе этих двух областей расположены материалы, обладающие смешанной электронной и ионной проводимостью. Такие смешанные проводники (особенно материалы со смешанной кислород-ионной и электронной проводимостью) играют очень важную роль в ионике твердого тела, благодаря перспективе их использования в качестве элементов различных электрохимических устройств.
Батареи.
Топливные элементы н.
О и О э W я н я о К.
Тонкие пленки для интегрированных батареи.
Электроды ' внедрения.
Электрохромные окна tt «Р Электрохромные электроды.
Сенсоры Окисление металлов.
Сенсоры.
Дионды Коммутационные Диэлектрики Транзисторы соединения Сверхпроводники log СТ о элегтронвал.
ЭЛЕКТРОНИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА.
Рис. 1. Применение ионных и электронных проводников в зависимости от величины проводимости [I] топливные элементы, мембраны для сепарации кислорода, керамические мембранные реакторы, электролизеры, сенсоры), достоинством которых являются высокие КПД, экологическая чистота и бесшумность работы [2]. Поэтому в настоящее время получению и исследованию таких материалов уделяется не меньшее внимание по сравнению с твердыми электролитами.
Одним из применений материалов со смешанной проводимостью является их использование в качестве электродных материалов твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) (рис. 2). Топливные элементы представляют собой устройства на основе электрохимических ячеек с разделенными газовыми пространствами, в которых энергия взаимодействия топлива и окислителя, непрерывно и раздельно подводимых к электродам, непосредственно превращается в электрическую. Достоинством топливных элементов является возможность использования в них в качестве топлива, наряду со смесью СО и Н2 (синтез-газ), также углеводородов — природного газа, пропана, бензина и т. п. Конверсия протекает на катализаторе в устройстве, предшествующем самой ячейке топливного элемента, или непосредственно на аноде. В результате конверсии образуются СО и Н2, которые и участвуют в электродных реакциях, окисляясь электрохимически до СО2 и Н20. Смешанный проводник способствует созданию трехфазной границы, на которой одновременно осуществляется электронный, ионный транспорт и подвод реагирующих газов.
Другим важным применением материалов со смешанной проводимостью является их использование в качестве мембран для сепарации кислорода, которые обеспечивают избирательный перевод кислорода из одной части разделяемого ею газового пространства в другую (рис. 3) [3−6].
Внешняя нагрузка.
Рис. 2. Схематическое изображение принципа действия топливного элемента [5].
В общем случае, диссоциация молекулы кислорода происходит на катоде (обычно со стороны с большим парциальным давлением кислорода), согласно реакции О2 + 4е" -" 202 После миграции анионов через электролит происходит обратная реакция на аноде с противоположной стороны мембраны с образованием молекулы О2 и переходом ее в газовую фазу. Согласно уравнению электрохимического процесса 4 электрона должны переходить в обратном направлении. В зависимости от того, по какому пути электроны проходят от анода к катоду, может различаться строение электрохимических устройств (рис. 3) [7].
Рис. 3. Различные типы устройств для сепарации кислорода: (а) мембрана на основе твердого электролита, (б) однофазная и (в) многофазная мембраны на основе смешанных проводников [4].
На рис. 3(a) изображен кислородный насос с мембраной на основе твердого электролита, в котором ток контролируется внешним источником питания. В данном случае электронный ток протекает исключительно по внешней цепи, а ионный — внутри твердого электролита. Такие твердооксидные мембраны должны иметь незначительную электронную проводимость и ионное число переноса близкое к единице. Основное преимущество этого типа мембран состоит в том, что кислородный поток может регулироваться. Возможен также перенос кислорода со стороны с более низким парциальным давлением по направлению к стороне, где оно выше. Недостатком этого типа устройств является их многокомпопеитпость, связанная с наличием электродов, расположенных по обеим сторонам электролита и обеспечивающих электронный контакт электролита с внешней цепью и каталитическую активность, необходимую для проведения диссоциативной адсорбции и рекомбинативной десорбции молекул кислорода. Это может привести к химической и механической несовместимости или нестабильности при работе устройства в течение повторяющихся термических циклах нагрева и охлаждения.
Альтернативной является использование в качестве мембраны кислородного насоса смешанного электронно-ионного проводника (рис. 3(6), (в)). В этом случае, градиент химического потенциала кислорода между противоположными сторонами мембраны приводит к циркуляции электронов и ионов кислорода через мембрану в противоположных направлениях.
Смешанная электронно-ионная проводимость может быть свойством как самого материала (однофазный образец) за счет его индивидуальных особенностей (рис. 3(6)), так и может быть организована смешением двух компонентов, один из которых является ионным, а другой — электронным проводником (многофазный образец) (рис. 3(b)). Главное достоинство кислородных устройств на основе смешанных электронно-ионных проводников — отсутствие электродов и источника тока. Кроме того, смешанные проводники должны обладать высокой смешанной электронно-ионной проводимостью, а также иметь необходимую каталитическую активность для обеспечения диссоциации кислорода.
И если однофазные материалы уже исследованы достаточно хорошо, то композитные материалы со смешанной проводимостью представляют как теоретический, так и практический интерес. Особо интересны и перспективны, на наш взгляд, композиты, в которых при плавлении одного из компонентов существует возможность образования тонких жидких прослоек, образующих связанную сеть каналов. Такие каналы после кристаллизации эвтектики могут служить диффузионными путями для ионов. В этом аспекте наиболее интересны системы Bi2Cu04-Bi203 и Zr02-Bi2Cu04-Bi203, индивидуальные особенности компонентов которых позволяют надеяться, что композитные материалы па их основе будут обладать высокими транспортными характеристиками.
II. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
V. выводы.
Синтезированы и изучены физико-химические свойства керамических композитов состава Bi2Cu04 + *Bi203 (л: = 5, 10, 15, 20 масс. %).
Впервые исследована электропроводность композитов состава Bi2Cu04 + *Bi203. Показано, что наблюдаемый при температуре 770 °C скачок электропроводности обусловлен плавлением эвтектики и смачиванием границ зерен купрата висмута с одновременным формированием жидкоканалыюй зернограничной структуры (ЖЗС). Установлено, что с уменьшением среднего размера зерна от 20 мкм (керамическая предыстория) до 8 мкм (криохимическая предыстория) проводимость ионов кислорода при 770 °C (температура формирования ЖЗС) возрастает (в случае композита с х = 20 масс. % Bi203) более чем в 2 раза.
Впервые синтезированы и изучены физико-химические свойства композитов состава «(Zr02) — (Bi2Cu04 + 20 масс. % Bi203)» (80, 70, 60, 50 об. % Zr02). Показано, что композиты представляют собой трехфазные смеси из Zr02 (моноклинная модификация), Bi2Cu04 и твердого раствора Bi2-xZrx03+x/2 и сохраняют механическую прочность до 800 °C.
Впервые исследована электропроводность композитов «(Zr02) — (Bi2Cu04 + 20 масс. % В12О3)» в интервале температур 700−800°С при различных парциальных давлениях кислорода (37 — 2.1×104 Па). Оценены вклады электронной и ионной составляющих проводимости в общую электропроводность композитов. Наилучшие образцы имеют проводимость на уровне 10″ 2 Ом'1 см'1 при приблизительном равенстве электронного и ионного чисел переноса. На основании полученных данных рассчитан перколяционный порог проводимости, величина которого составляет 18.5(±1) %.
Композит состава «50 об.% Zr02 + 50 об.% (В1гСи04 + 20 масс. % В120з)» испытан в качестве кислород-сепарирующей мембраны. Показано, что в интервале температур 750−800°С величины селективного потока кислорода составляют о J.
2.2″ К).3)х10″ моль/см /с, что свидетельствует о перспективности технологического использования композитов в качестве мембран для устройств разделения газов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Обобщая физико-химические свойства В1гОз и В1гСи04 можно сказать следующее:
1) Преимущество электрохимического использования В1гОз объясняется склонностью Bi+3 способствовать диссоциации молекул кислорода. Хотя высокая проводимость 6-Bi203 известна уже давно, ее использование ограничено стабильностью в узком температурном интервале 730−825°С, тем не менее, мы предполагаем его использовать в качестве одного из компонентов (ответственного за кислород-ионную проводимость) предполагаемой композитной мембраны со смешанной проводимостью.
2) Помимо хороших транспортных характеристик Bi'203 и Bi2Cu04, интересной особенностью системы Bi2Cu04-Bi203 является смачивание границ зерен купрата висмута при температуре эвтектики (770°С) химически совместимой эвтектической жидкостью с одновременным формированием ЖЗС [80]. Такие композиции могут оказаться весьма перспективными для создания мембранного материала с кислород-иоппой проводимостью.
3) Однако такой композит за счет появления жидкой фазы становится пластичным и может легко деформируется при механической нагрузке. Поэтому для создания механически прочной при температурах порядка 800 °C композиционной керамики со смешанной электронно-ионной проводимостью необходимо использование матричного наполнителя, который должен быть стабилен и инертен по отношению к системе Bi2Cu04-Bi203 при температурах порядка 800 °C. 4) Благодаря тому, что моноклинная модификация диоксида циркония (m-ZrCh) является химически инертной по отношению ко многим материалам, в связи с чем используется как огнеупорная керамика (см. главу 2.1.1.)" ее выбрали для использования в качестве такого наполнителя в создаваемом нами композитном смешанном проводнике, в котором при определенных условиях происходит формирование ЖЗС. Однако известно, что В1гОз характеризуется большой реакционной способностью по отношению ко многим материалам. В связи с чем необходимо рассмотреть свойства системы Bi203-Zr02.
2.5. Фазовые соотношения в системе Bi203-Zr02.
Экспериментальные данные по системе Bi203-Zr02 посят отрывочный характер [121 124]. На рис. 32 представлена фазовая диаграмма системы Bi203-Zr02, на которой показана малая растворимость Zr02 в различных модификациях В1гОз с фазовым разделением при комнатной температуре [121], по при этом не было зафиксировано образование ни одного соединения. В другой работе [122] высказано предположение о существовании ряда твердых растворов Zri. xBix02-x/2 в интервале х = 0.3 — 1, основанное на очень большой растворимости.
1000 900.
800 О.
700 Ш).
ZrO (мои.) + Ж.
— 860* т-с.
825'.
В1203(кубич.) + Zr02(MOU.) ^.
— 710°.
730″ .
BijO^MOH.) + ZrO2(M0H.) iI11I1I I I I I.
72 76 80 84 8″ 92 96 100 ZrQl мольн. % в" °'.
Рис. 32. Фазовая диаграмма системы ZrO^BiiOj вблизи В12О3 [121].
Zr02 в /3-В120з. Однако это предположение не было подтверждено экспериментально авторами других работ [121]. В более поздней работе [123] (в отличие от [122]) было заявлено, что при температурах выше 750 °C устойчивыми остаются только два соединения: Zr02 и Bi1.84Zr0.i6O3.08 со структурой подобной /3-В120з.
Аналогичные результаты получены в работе Абрахамса (Abrahams) [124], где установлено существование серии твердых растворов Bi2. xZrx03+x/2 (0.05 < х < 0.17) с дефектной структурой флюорита, плавление которых происходит при температурах порядка 860 °C. В таблице 9 представлены кристаллографические параметры твердого раствора Bi1.85Zr0.15O3.075, полученные методами рентгеновской и нейтронной дифракции [124].
Список литературы
- Tuller H.L. Oxygen ion conduction and structural disorder in conductive oxides. // J. Phys. Chem. Solids, 1994. V. 55, P. 1393−1404.
- Чеботин B.H., Перфильев M.B. Электрохимия твердых электролитов. М.: Химия, 1978.312 с.
- Bouwnmeester H.J.M. Dense ceramic membranes for methane conversion. // Catalysis Today, 2003. V. 82, P. 141−150.
- Boivin J.C., Pirovano C., Nowogrocki G., Mairesse G., Labrune Ph., Lagrange G. Electrode-electrolyte BIMEVOX system for moderate temperature oxygen separetion. // Solid State Ionics, 1998. V. 113−115, P. 639−651.
- Thursfield A., Metcalfe I.S. The use of dense mixed ionic and electronic conducting membranes for chemical production. // J. Mater. Chem., 2004. V. 14, P. 2475−2485.
- Huijsmans J.P.P., Van Berkel F.P.F., Christie G.M. Intermediate temperature SOFC a promise for the 21st century. // J. Power Sources, 1998. V. 71, P. 107−110.
- Bouwmeester H.J.M. Dense ceramic membranes for oxygen separation. CRC Handbook Solid State Chemistry, ed. P.J. Gellings and H.J.M. Bouwnmeester — CRC Press, Boca Raton, 1996. 481 p.
- Van Gool W. Fast ion transport in solids. North-Holland, Amsterdam, 1972.201 p.
- Шевченко В.Я., Баринов C.M. Техническая Керамика. М.: Наука, 1993. 197 с.
- Ruhle М. Oxide precipitation at silicon grain boundaries. // Adv. Mater., 1997. V. 9, N 3, P. 195−217.
- Олейников H.H., Муравьева Г. П., Пентин И. В. Исследование физико-химической природы метастабилыюсти неравновесной тетрагональной фазы Zr02. // Журн. Неорган. Химии, 2002. Т. 47, N 5, С. 754−764.
- Arachi Y., Sakai Н., Yamamoto О., Takeda Y., Imanishi N. Electrical conductivity of the Zr02-Ln203 (Ln = lanthanides) system. // Solid State Ionics, 1999. V. 121, P. 133−139.
- Ormerod R. M. Solid oxide fuel cells. // Chem. Soc. Rev., 2003. V. 32, P. 17−28.
- Tuller H.L., Nowick A.S. Doped ceria as a solid oxide electrolyte. // J. Electrochem. Soc., 1975. V. 122, P. 255−259.
- Tuller H.L., Nowick A.S. Small polaron electron transport in reduced Ce02 single crystals. // J. Phys. Chem. Solids, 1977. V. 38, P. 859−867.
- Takahasi Т., Ito К., Iwahara M. The fuel cell with a new type solid electrolyte. // Rev. Energie Primaire, Journe’es Int. d’Etude des Piles a' Combustible, Bruxelles, 1965. V. 3, P. 42−48.
- Cook R.L., Sammells A.F. On the systematic selection of perovskite solid electrolytes for intermediate temperature fuel cells. // Solid State Ionics, 1991. V. 45, P. 311−321.
- Goodenough J.B., Manthiram A., Paramthaman P., Zhen Y.S. Fast oxide-ion conduction in intergrowth structures. // Solid State Ionics, 1992. V. 52, P. 105−109.
- Feng M., Goodenough J.B. A superior oxide-ion electrolyte. // Eur. J. Solid State Inorg. Chem., 1994. V. 31, P. 663−672.
- Ishihara Т., Matsuda H., Takita Y. Doped LaGa03 perovskite-type oxide as a new oxide ion conductor. Hi. Am. Chem. Soc., 1994. V. 116, P. 3801−3803.
- Haile S.M. Fuel cell materials and components. //Acta Materialia, 2003. V. 51, P. 5981−6000.
- Boivin J.C., Mairesse G. Recent material developments in fast oxide ion conductors. // Chem. Mater., 1998. V. 10, P. 2870−2888.
- Goodenough J.В., Ruiz-Diaz J.E., Zhen Y.S. Oxide ion conduction in Ba2In20s and Ba3In2M08 (M = Ce, Hf, Zr). // Solid State Ionics, 1990. V. 44, P. 21−31.
- Manthiram A., Kuo J.G., Goodenough J.B. Characterization of oxygen-deficient perovskites as oxygen-ion electrolytes. // Solid State Ionics, 1993. V. 62, P. 225−234.
- Kharton V.V., Marques F.M.B., Atkinson A. Transport properties of solid oxide electrolyte ceramics: a brief review. // Solid State Ionics, 2004. V. 174, P. 135−149.
- Abraham F., Debreuille-Gresse M.F., Mairesse G., Nowogrocki G. The BIMEVOX series: oxide with a layered structure. // Solid State Ionics, 1988. V. 28−30, P. 529−532.
- Yaremchenko A.A., Kharton V.V., Naumovich E.N., Tonoyan A.A. Stability of 5-Bi203-based solid electrolytes. // Mater. Res. Bull., 2000. V. 35, P. 515−520.
- Mizutani Y., Tamura M., Kawai M., Yamamoto O. Development of high-performance electrolyte in SOFC. // Solid State Ionics, 1994. V. 72, P. 271−275.
- Huang K., Feng M., Goodenough J.B. Bi203-Y203-Ce02 solid solution oxide-ion electrolyte. // Solid State Ionics, 1996. V. 89, P. 17−24.
- Abraham F., Boivin J.C., Mairesse G., Nowogrocki G. The bimevox series: A new family of high performances oxide ion conductors. // Solid State Ionics, 1990. V. 40/41, P. 934−937.
- Watanabe A., Das K. Time-dependent degradation due to the gradual phase change in BICUVOX and BICOVOX oxide-ion conductors at temperatures below about 500 °C. // J. Solid State Chem., 2002. V. 163, P. 224 -230.
- Van Hassel B.A., Kawada Т., Sakai N., Yokokawa H., Doldya M., Bouwmeester H.J.M. Oxygen permeation modelling of perovskites. // Solid State Ionics, 1993. V. 66, P. 295−305.
- Chen C.H., Bouwmeester H.J.M., Van Doom R.H.E., Kruidhof H., Burggraaf A.J. Oxygen permeation of Ьао. з8го.7СоОз.5. // Solid State Ionics, 1997. V. 98, P. 7−13.
- Gellings P.J., Bouwmeester H.J.M. Ion and mixed conducting oxides as catalysts. // Catalysis Today, 1992. V. 12, P. 1−105.
- Bouwnmeester H.J.M., Kruidhof H., Burgraaf A.J. Importance of the surface exchange kinetics as rate limiting step in oxygen permeation through mixed-conducting oxides. // Solid State Ionics, 1994. V. 72, P. 185−194.
- Setter N. Waser R. Electroceramic Materials. // Acta Mater., 2000. V. 48, P. 151−178.
- Пальгуев С.Ф. Кислородный транспорт в перовскитных оксидах с высокой электронной проводимостью. //Журнал прикладной химии, 2000. Т. 73, N 11, С. 1745−1757.
- Kuscer D., Hrovat М., Hole J., Bernik S., Kolar D. Phases in the ЬаМпОз±г-8гМп0з5-ЬаА10з system. // Mat. Res. Bull., 2000. V. 35, P. 2525−2544.
- Mizusaki J., Mori N., Takai H., Yonemura Y., Minamiue H., Tagawa H., Dokiya M., Inaba H., Naraya K., Sasamoto Т., Hashimoto T. Electronic structure of nonsoichiometric Lai. xSrxMn03. // Solid State Ionics, 2000, V. 132, P. 167−180.
- Takeda Y., Nakai S., Kojima Т., Kanno R., Imanishi N., Shen G.Q., Yamamoto O., Mori M., Asakawa C., Abe T. Phase relation in the system (Lai-xAx)i-yMn03+z (A = Sr and Ca). // Mat. Res. Bull., 1991. V. 26, P. 153−162.
- Kuo J.H., Anderson H.U., Sparlin D.M. Oxidation-reduction behavior of undoped and Sr-doped ЬаМпОз: Defect structure, electrical conductivity, and thermoelectric power. // J. Solid State Chem., 1990. V. 87, P. 55−63.
- Yi J.Y., Choi G.M. Phase characterization and electrical conductivity of LaSr (GaMg)ixMnx03 system. // Solid State Ionics, 2002. V. 148, P. 557−565.
- Gunasekaran N., Bakshi N., Alcock C.B., Carberry J.J. Surface characterization and catalytic properties of perovskite type solid oxides, Lao.gSro.2BO3 (B = Cr, Mn, Fe, Co or Y). // Solid State Ionics, 1996. V. 83, P. 145−150.
- Ji Y., Kilner J.A., Carolan M.F. Electrical properties and oxygen diffusion in yttria-stabilised zirconia (YSZ)-Lao.8Sro.2Mn03±a (LSM) composites. // Solid State Ionics, 2005. V. 176, P. 937−943.
- Fukunaga H., Ihara M., Sakaki K., Yamada K. The relationship between overpotential and the three phase boundary. // Solid State Ionics, 1996. V. 86−88, P. 1197−1201.
- Ullmann H., Trofimenko N., Tietz F., Stover D., Ahmad-Khanlou A. Correlation between thermal expansion and ion transport in mixed conducting perovskite-type oxides for SOFC cathodes. // Solid State Ionics 2000, V. 138, P. 79−90.
- AI Daroukh M., Vashook V.V., Ullmann H., Tietz F., Raj I.A. Oxides of the AM03 and A2M04-type: structural stability, electrical conductivity and thermal expansion. // Solid State Ionics, 2003. V. 158, P. 141−150.
- Tai L.W., Nasrallah M.M., Anderson H.U., Sparlin D.M., Sehlin S.R. Structure and electrical properties of Lai.xSrxCoi.yFey03. Part 1. The system Lao.8Sro.2Coi.yFey03.// Solid State Ionics, 1995. V. 76, P. 259−271.
- Petric A., Huang P., Tietz F. Evaluation of La-Sr-Co-Fe-0 perovskites for solid oxide fuel cells and gas separation. // Solid State Ionics, 2000. V. 135, P. 719−725.
- Byeon S.-H., Park K., Itoh M. Structure and Ionic Conductivity of NaLnTiO^ Comparison with those of Na2Ln2Ti3Oio (Ln= La, Nd, Sm, and Gd). // J. Solid State Chem., 1996. V. 121, P. 430−436.
- Teraoka Y., Zhang H.M., Okamoto K., Yamazoe N. Mixed ionic-electronic conductivity of Lai-xSrxCoi-yFey03-a perovskite-type oxides. // Mat. Res. Bull., 1988. V. 23, P.51−58.
- Rusanov A.I. Interfacial thermodynamics: Development for last decades. // Solid State Ionics, 1995. V. 75, P. 275−279.
- Teraoka Y., Nobunaga Т., Okamoto K., Miura N., Yamazoe N. Influence of constituent metal cations in substituted ЬаСоОз on mixed conductivity and oxygen permeability. // Solid State Ionics, 1991. V. 48, P. 207−212.
- Tedmon C.S., Spacil H.S., Mitoff S.P. Cathode Materials and Performance in High-Temperature Zirconia Electrolyte Fuel Cells. // J. Electrochem. Soc., 1969. V. 116, P. 1170−1175.
- Kuharuangrong S. Effects of Ni on the electrical conductivity and microstructure of Lao.82Sro.i6Mn03.// Ceramics International, 2004. V. 30, N. 2, P. 273−277.
- Poirson A., Decorse P., Caboche G., Dufour L.C. A dilatometric study of the Lao.sSro.2Mn03 sintering behaviour. // Solid State Ionics, 1997. V. 99, P. 287−295.
- Kharton V.V., Kovalevsky A V., Viskup A.P., Shaula A.L., Figueiredo F.M., Naumovich E.N., Marques F.M.B. Oxygen transport in Ceo.gGdo.202−8-based composite membranes. // Solid State Ionics, 2003. V. 160, P. 247−258.
- Tikhonovich V.N., Kharton V.V., Naumovich E.N., Savitsky A.A. Surface modification of La (Sr)Mn03 electrodes.// Solid State Ionics, 1998. V. 106, P. 197−206.
- Kharton V.V., Yaremchenko A.A., Patrakeev M.V., Naumovich E.N., Marques F.M.B. Thermal and chemical induced expansion of Lao.3Sro.7(Fe, Ga)03-a ceramics. // J. Europ. Ceram. Soc., 2003. V. 23, N 9, P. 1417−1426.
- Kovalevsky A.V.,. Kharton V. V, Tikhonovich V.N., Naumovich E.N., Tonoyan A.A., Reut O.P., Boginsky L.S. Oxygen permeation through Sr (Ln)Co03-a (Ln=La, Nd, Sm, Gd) ceramic membranes. // Mater. Sci. Eng., 1998, В 52, P. 105−116.
- Taimatsu H., Wada К., Kaneko H. Mechanism of reaction between lanthanum manganite and yttria-stabilized zirconia. //J. Am. Ceram. Soc., 1992.V. 75, P. 401−405.
- Kharton V.V., Viskup A.P., Marozau I.P., Naumovich E.N. Oxygen permeability of perovskite-type 8г0.7Сео.зМпОз-а. // Materials Letters, 2003. V. 57, P. 3017−3021.
- Yamamoto O., Takeda Y., Kanno R., Noda M. Perovskite-type oxides as oxygen electrodes for high temperature oxide fuel cells. // Solid State Ionics, 1987. V. 22, P. 241−246.
- Kharton V.V., Yaremchenko A.A., Naumovich E.N. Research on the electrochemistry of oxygen ion conductors in the former Soviet Union. II. Perovskite-related oxides. // J. Sol. St. Electrochem., 1999. V. 3, P. 303−326.
- Teraoka Y., Zhang H.M., Furukawa S., Yamazoe N. Oxygen permeation through perovskite-type oxides. // Chem. Lett., 1985. P. 1743−1746.
- Qiu L., Ichikawa Т., Hirano A., Imanishi N., Takeda Y. Lni.xSrxCoi.yFey03.a (Ln = Pr, Nd, Gd- x = 0.2, 0.3) for the electrodes of solid oxide fuel cells. // Solid State Ionics, 2003. V. 158, P. 55−65.
- Ralph J.M., Rossignol C., Kumar R. Cathode materials for reduced-temperature SOFCs. // J. Electrochem. Soc., 2003. V. 150, N. 1, P. A1518-A1522.
- Yu H.C., Fung K.Z. Lai. xSrxCu02.5-a as new cathode materials for intermediate temperature solid oxide fuel cells. // Mater. Res. Bull., 2003. V. 38, P. 231−239.
- Fagg D.P., Kharton V.V., Frade J.R., Ferreira A.A.L. Stability and mixed ionic-electronic conductivity of (Sr, La)(Ti, Fe)03-a perovskites. // Solid State Ionics, 2003. V. 156, P. 45−57.
- Ranlov M., Mogensen M., Poulsen F.W. Mixed ionic and electronic conductivity of rare-earth aluminates. High-temperature behavior of fast ion and mixed conductors. Edited by Poulsonщ
- F.W., Bentzen J.J., Jakobsen Т., Skou E., and Ostergard M.J.L. Riso National Laboratory, Roskilde, Denmark, 1993. P. 389−396.
- Long N.J., Lecarpentier F., Tuller H.L. Structure and Electrical Properties of Ni-Substituted Lanthanum Gallate Perovskites. // J. Electroceram., 1999. V. 3, P. 399−407.
- Gover R.K.B., Slater P.R. Conducting solids. // Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. A, 2004. V. 100, P. 525−552.
- Mauvy F., Bassat J.M., Boehm E., Manaud J.P., Dordor P., Grenier J.C. Oxygen electrode reaction on Nd2Ni04+5 cathode materials: impedance spectroscopy study. // Solid State Ionics, 2003. V. 158, P. 17−28.
- Boehm E., Bassat J.M., Steil M.C., Dordor P., Mauvy F., Grenier J.C. Oxygen transport properties of La2Ni|-xCux04+5 mixed conducting oxides. // Solid State Sci., 2003. V. 5, P. 973−981.
- Yaremcheko A.A., Kharton V.V., Patrakeev M.V., Frade J.R. P-Type electronic conductivity, oxygen permeability and stability of La2Nio.9Coo.i04+5. // J. Mater. Chem., 2003. V. 13, P. 1136−1144.
- A1 Daroukh M., Vashook V.V., Ullmann H., Tietz F., Raj I.A. Oxides of the AM03 and A2M04-type: structural stability, electrical conductivity and thermal expansion. // Solid State Ionics, 2003. V. 158, P. 141−150.
- Tsipis E.V., Kharton V.V., Vyshatko N.P., Shaula A.L., Frade J. R. Stability and oxygen ionic conductivity of zircon-type Cei. xAxV04+5 (A = Ca, Sr). // J. Solid State Chem., 2003. V. 176, P. 47−56.
- Kharton V.V., Shaula A.L., Naumovich E.N., Vyshatko N.P., Marozau I.P., Viskup A.P., Marques F.M.B. Ionic transport in Gd3Fe50|2- and Y3Fe50i2-based garnets. // J. Electrochem. Soc., 2003. V. 150, N. 7, P. J33-J42.
- Belousov V.V. Liquid channel grain boundary structures. // J. Am. Ceram. Soc., 1996. V. 79, N6, P. 1703−1706.
- Белоусов В.В. Катастрофическое окисление металлов. // Успехи химии, 1998. Т. 67, N 7, С. 631−640.
- Smith C.S. Grains, phases and interfaces: an interpretation of microstructure. // Trans. Metal. Soc. AIME., 1948. N. 75, P. 15−51.
- Bishop G. H. Liquid bismuth penetration in nickel bicrystals. // Trans. AIME. 1968. V. 242, P. 1343−1350.
- Траскин В.Ю. Прослойки жидкости на границах зерен горных пород и модельных материалов. // В сб. Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем. Киев, Наукова думка, 1981. С. 81 -91.
- Траскин В.Ю., Перцов Н.В, Коган Б. С. Влияние воды на механические свойства и дисперсную структуру горных пород. // В сб. Вода в дисперсных системах. М.: Химия, 1989. С. 83−101.
- Minarik W.G., Watson Е.В. Interconnectivity of carbonate melt at low melt fraction. // Earth and Planetary Science Letters, 1995. V.133, P. 423−437.
- Tuller H.L. Ionic conduction in nanocrystalline materials. // Solid State Ionics, 2000. V. 131, P. 143−157.
- Atkinson A., Monty C. Surfaces and interfaces of ceramic materials. L.C. Dufour et al. Ed. Kluwer Academic. Dordrecht, The Netherlands, 1989. P. 273−285.
- Mondal P., Klein A., Jaegermann W., Hahn H. Enhanced specific grain boundary conductivity in nanocrystalline Y203-stabilized zirconia. // Solid State Ionics, 1999. V. 118, P. 331−339.
- Maier J. Point-defect thermodynamics and size effect. // Solid State Ionics, 2000. V. 131, P. 13−22.
- Kharton V.V., Naumovich E.N., Yaremchenko A.A., Marques F.M. Research on the electrochemistry of oxygen ion conductors in the former Soviet Union. // J. Solid State Electrochem., 2001. V. 5, P. 160−187.
- Физико-химические свойства окислов. // Справочник под ред. Г. В. Самсонова. М.: Металлургия, 1978.471 с.
- Aurivillius В., Sillen L.G. Polymorphism of Bismuth Trioxide. // Nature (London), 1945. V. 155, N3932, P. 305−306.
- Levin, E. M. and Roth, R. S., Polymorphism of bismuth sesquixide. II. Effect of oxide additions on the polymorphism of Bi2C>3. // Journal of Research of the National Bureau of Standards-A, 1964. V. 68A, P. 189−206.
- Gattow G., Schroeder H. Die Kristallsttruker der hochtemperaturemodifikation von Wismut (Ill)-oxid (5-Bi2C>3). Zeitschrift fuer Anorganishe und Allgemeine Chemie, 1962. B. 318, S. 176−189.
- Gattow G., Schutze D. Ueber ein Wismut (llI)-oxid mit hoeherm sauerstoffgehalt (/?-modifikation). // Zeitschrift fuer Anorganishe und Allgemeine Chemie, 1964. B. 328, S. 44−68.
- Rao C.N.R., Subbarao G.V., Ramdas S. Phase transformations in bismuth oxide by differential thermal analysis //J. Phis. Chem., 1969. V. 73, N 3, P. 672−675.
- Harwig H.A., Gerards A.G. The Polymorphism of Bismuth Sesquioxide. // Thermochimica Acta, 1979. V. 28, P. 121−131.
- Levin E.M., McDaniel C.L. Heat of transformation in Bi oxide determined by differential thermal analysis (DTA). Journal of Research National Bureau of Standards, Section A, 1965. V. 69(3), P. 237−243.
- Sillen L.G. Crystal structure of monoclinic a-BiiOj. // Zeitschrift Kristallographie, 1941. V. A103, P. 274−290.
- Malmos G. Crystal structure ofa-bismuth trioxide. // Acta Chemica Scandinavia, 1970. V. 24, P. 384−396.
- Harwig H.A. On structure of bismuth sesquioxide: the a, /?, 7 and 5-phase. // Zeitschrift fuer Anorganishe und Allgemeine Chemie, 1978. V. 444, P. 151−166.
- Verkerk M.J., Burggraaf A.J. High oxygen ion conduction in sintered oxides of В120з-Ьпг0з system. // Solid State Ionics, 1981. V. ¾, P. 463−467.
- Willis B.T.M. The anomalous behavior of the neutron reflections of fluorite. // Acta Crystallographies 1965. V. 18, P. 75−76.
- Zav’yalova A.A., Imamov R.M. Cubic structure of 5-bismuth sesquioxide. // Kristallografiya, 1969. V. 14, P. 331−333.
- Medernach J.W., Snyder R.L. Powder diffraction patterns and structure of the bismuth oxides. //J. Am. Ceram. Soc., 1978. V. 61, P. 494−497.
- Kilner J.A., Faktor J.D. In Progress in Solid Electrolytes. Eds Wheat T.A., Ahmad A. and Kuriakose A.K. Canada, Centre for mineral and Energy Technology, Ottawa, 1983. 347 p.
- Jacobs P.W.M., Mac Donaill D.A. Computer simulation of 5-bismuth oxide. // Solid State Ionics, 1986. V. 18/19, P. 209−213.
- Shuk P., Wiemhofer H.-D., Guth U., Gopel W., Greenblatt M. Oxide ion conducting solid electrolytes based on Bi203. // Solid State Ionics, 1996. V.89, P. 179−196.
- Mansfield R. The electrical properties of bismuth oxide. // Proceedings of the Physical Society, London, 1949. V. 62B, P. 478−483.
- Hauffe K., Peters H. Conductivity measurements in the system bismuth (III) oxide. // Zeitschrift fuer Physikalische Chemie, 1952. V. 201, P. 121−209.
- Takahashi Т., Iwahara H., Nagai Y. High oxide ion conduction in sintered bismuth oxide containing strontium oxide, calcium oxide, or lanthanum oxide. // J. Appl. Electrochem., 1972. V. 2, P. 97−104.
- Harwig H.A., Gerards A.G. Electrical properties of the a, (3, у and 5 phases of bismuth sesquioxide. //J. Solid State Chem., 1978. V. 26, P. 265−274.
- Shuk P., Mobius H.H. Oxide-ion conducting electrolytes. 40. Transport numbers and electrical conductivity of modifications of bismuth (III) oxide. // Zeitschift fuer Physikalische Chemie, 1985. V. 266, P. 9−16.
- Sammes N.M., Tompsett G.A., Naefe H., Aldinger F. Bismuth based oxide electrolytes-structure and ionic conductivity. Hi. Europ. Cer. Soc., 1999. V. 19, P. 1801−1826.
- Kharton V.V., Nikolaev A.V., Naumovich E.N., Vecher A.A. Oxygen ion transport and electrode properties of La (Sr)Mn03. // Solid State Ionics, 1995. V. 81, P. 201−209.
- Кахаи Б.Г., Лазарев В. В., Шаплыгип И. С. Исследование субсолидусиой части фазовых диаграмм двойных систем ВЬОз-МО (М = Ni, Си, Pd). // Жури. Неорган. Химии, 1979. Т. 24, N6, С. 1663−1668.
- Каргин Ю.Ф., Скорнков В. М. Система В12Оз-СиО. // Журн. Неорган. Химии, 1989. Т. 34, N 10, С. 2713−2715.
- Ong E.W., Kwei G. H, Robinson R.A., Ramakrishna B.L., Dreele R.B. Long-range antiferromagnetic ordering in Bi2Cu04. // Phys. Rev. В., 1990. V. 42, P. 4255−4262.
- Tikhonovich V.N., Bochkov D.M., Kharton V.V., Naumovich E.N., Viskup A.P. Properties of the solid solutions Bi2Cu (Ni)04±a. // Mater. Res. Bull., 1998. V. 33, N 1, P. 89−93.
- Levin E.M., Robbins C.R., McMurdie H.F. Phase diagrams for ceramics. In: M.K. Reser (Ed.), American Ceramic Society, Westville, 1964. 128 p.
- Hung F. Fluoritmischphasen der Dioxide von Uran, Thorium, Cer und Zirkonium mit Wismutoxid. // Zeitschrift fuer Anorganishe und Allgemeine Chemie, 1964. V. 333, P. 248−255.
- Sorokina S.L., Sleight A.W. New phases in the Zr02-Bi203 and Hf02-Bi203 systems. // Mater. Res. Bull., 1998. V. 33, P. 1077−1081.
- Abrahams I., Bush A.J., Simon C.M.C., Krok F., Wrobel W. Stabilisation and characterization of a new /Зщ-phase in Zr-doped Bi203. //J. Mater. Chem., 2001. V. 11, P. 1715−1721.
- Tretyakov Yu.D., Oleynikov N.N., Shlyakhtin O.A. Cryochemical technology of advanced materials. London, Chapman & Hall, 1997. 323 p.
- Бадун Ю.В., Мазо Г. Н. Сборник методик по анализу основных компонентов ВТСП-материалов. М. 1991. 17 с.
- Муйдинов Р.Ю. Селективные кислородные мембраны на основе перовскитов со смешанной проводимостью: получение, структура и свойства: Дис. на соиск. уч. степ, канд. хим. наук. М., 2005. 180 с.
- Metlin Yu.G., Tretyakov Yu.D. Chemical routes for preparation of high-temperature superconducting powders and precursors for superconductive ceramics, coating and composites. //J. Mater. Chem., 1994. V. 4, N 11, P. 1659−1665.
- Денисов B.M., Белоусова H.B., Моисеев Г. К., Бахвалов С. Г., Истомин С. А., Пастухов Э. А. Висмутсодержащие материалы: строение и физико-химические свойства. -Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 526 с.
- Белоусов В.В., Конев. В.М., Рослик А. К. Особенности фазовых равновесий в системе Bi-Cu-O. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. 1990. Т. 3, N 8, Ч. 2, С. 1890−1902.
- Rottman С. Theory of phase transitions at internal interfaces. // J. de Physique Colloque C5, Suppl. 1988. V. 49, N 10, P. 313−326.
- French R.H. Origins and applications of London dispersion forces and Hamaker constants in ceramics. Hi. Am. Ceram. Soc., 2000. V. 83, N 9, P. 2117−2146.
- Belousov V.V. Surface Energy of Bismuth Cuprate. // J. Supercond., 2002. V. 15, N 3, P. 207−210.
- Cahn J.W. Critical point wetting. //J. Chem. Phys., 1977. V. 66, N 8, P. 3667−3672.
- Clarke D.R. On the equilibrium thickness of intergranular glass phases in ceramic materials. // J.Am. Ceram. Soc., 1987. V. 70, N 1, P. 15−22.
- Clarke D.R. Wetting of grain boundaries in metals and ceramics. // Materials Science Forum, 1999. V. 294−296, P. 1−8.
- Иваиов-Шиц A.K., Мурин И. В. Ионика твердого тела. В 2-х томах. Т. 1. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000. 616 с.
- MacDonald J.R., Johnson W.B. Impedance Spectroscopy: Emphasizing Solid Materials and Systems. Edited by J. R. MacDonald. John Wiley and Sons, New York, 1987. 348 p.
- Jamnik J., Maier J. Treatment of the impedance of mixed conductors equivalent circuit model and explicit approximate solutions. // J. Electrochem. Soc., 1999. V. 146, N 11, P. 4183−4188.
- Букун Н.Г., Укше А. Е., Укше Е. А. Частотный анализ импеданса и определение элементов эквивалентных схем в системах с твердыми электролитами. // Электрохимия, 1993. Т. 29, N. 1, С. 110−166.
- Lai W., Haile S.M. Impedance spectroscopy as a tool for chemical and electrochemical analysis of mixed conductors: a case study of ceria. // J. Am. Ceram. Soc., 2005. V. 88, N 11, P.2979−2997.
- Третьяков Ю.Д. Химия нестехиометрических окислов. М: Изд-во Московского университета, 1974. 364 с.
- Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. // Журнал Технической Физики, 1951. Т. 21, N 6, С. 667−677.
- Шкловский Б.И., Эфрос АЛ. Электронные свойства легированных полупроводников. -М.: Наука, 1979.416 с.
- Пальгуев С.Ф., Гильдерман В. К. Кислородный перенос в оксидных электронных проводниках. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 185 с.