МГУ имени М.В. Ломоносова + Саратовский гос тех унив кислородпроводящие соединения

Исследователи физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с коллегами из Саратовского государственного технического университета открыли новые 

кислородпроводящие соединения с экстремально высокой проводимостью. 

В ходе работы физики использовали различные методы исследования: твердофазный синтез, рентгеновский фазовый анализ, электрофизические измерения и другие.

соавтор исследования, научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ Валентина Воронкова, -

результаты работы показали, что в тройной системе Bi2O3-La2O3-MoO3 присутствуют новые кислородпроводящие соединения с экстремально высокой проводимостью по кислороду — 0,1−0,6 Ом-1 см-1 при 800 °C.

После появления новых источников электроэнергии, преобразующих химическую энергию в электрическую, разработка материалов с высокой кислород-ионной проводимостью стала важной частью работы физиков. Полученные материалы можно будет использовать для электрохимических приложений, включающих высокотемпературные твердооксидные топливные элементы, мембраны для выделения кислорода, газовые сенсоры.

«Практическая ценность работы может проявляться в перспективах использования полученных в работе кислородпроводящих соединений в водородной энергетике в качестве материалов для твердооксидных топливных элементов или материалов для фотокатализа», — отметила Валентина Воронкова.

Результаты своей работы исследователи
 подробно описали в статье  журнала Solid State Ionics. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167273816304726

Solid State Ionics

Volume 302, April 2017, Pages 158–164

Phase formation and electrical properties of Bi₂O₃-based compounds in the Bi₂O₃-La₂O₃-MoO₃ system ^☆

• E.I. Orlova^a, 
• E.P. Kharitonova^a, 
• N.V. Gorshkov^b, 
• V.G. Goffman^b, 
• V.I. Voronkova^a, , 

• ^a M.V. Lomonosov Moscow State University, Leninskie gory, 119991 Moscow, Russia
• ^b Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, 410054 Saratov, Russia

Received 20 July 2016, Revised 8 November 2016, Accepted 21 November 2016, Available online 29 November 2016

https://doi.org/10.1016/j.ssi.2016.11.019

Get rights and content

---

Highlights

•

Bi₂O₃-based compounds were found in (Bi₂O₃)_x(La₂O₃)_y(MoO₃)_z system.

•

Cubic δ-Bi₂O₃ phase is stabilized at x = 0.50–0.61, y = 0.14–0.21, z = 0.22–0.31.

•

Rhombohedral and two tetragonal phases are formed around the cubic phase.

•

The conductivity of cubic compounds reaches 0.6 S/cm at 800 °C.

•

Vogel-Fulcher-Tamman behavior was found for some cubic compounds.

---

Abstract

The ternary system Bi₂O₃–La₂O₃–MoO₃ is shown to contain a wide range of (Bi₂O₃)_x(La₂O₃)_y(MoO₃)_z (x + y + z = 1) compounds isostructural with the cubic phase δ-Bi₂O₃, stable at room temperature: 0.65 ≤ x ≤ 0.93. In addition, the ternary system contains two tetragonal phases (β at x = 0.96 and β′ in the region 0.50 ≤ x ≤ 0.61, 0.14 ≤ y ≤ 0.21, and 0.22 ≤ z ≤ 0.31) and a rhombohedral phase in a narrow composition range (0.60 ≤ x ≤ 0.64) on the Bi₂O₃–La₂MoO₆ join. When heated to 1000–1100 °C, the rhombohedral and β′ tetragonal compounds undergo one phase transition, to the cubic phase with the δ-Bi₂O₃ structure. The samples with the β-Bi₂O₃ structure exhibit a more complex polymorphism. The electrical conductivity of the samples increases with Bi₂O₃concentration. The conductivity of the cubic materials with x = 0.8 reaches 0.6 S/cm at 800 °C. The high-temperature (350–800 °C) conductivity of such samples follows the Vogel–Fulcher–Tammann law. At lower temperatures, their conductivity exhibits Arrhenius behavior with an activation energy near 0.8 eV.

Keywords

• Bi₂O₃; 
• La₂O₃; 
• MoO₃; 
• Polymorphism; 
• Oxygen conductivity; 
• Vogel–Fulcher–Tammann law