Керамика Ce0,9Bi0,1O2 – ? получена методом твердофазного синтеза. Показано, что полученные образцы обладают кубической структурой флюорита с пространственной группой симметрии Fm3m. Проведены исследования электрических свойств твердого раствора Ce0,9Bi0,1O2 – ? методом импедансной спектрометрии на переменном токе. Установлено, что энергия активации электропроводности имеет два участка 0, 51 эВ (400 – 680 ?С) и 1,6 эВ (680 – 800 ?С), энергия активации процесса диэлектрической релаксации составила 0,88 эВ.
Ирина Васильевна Суджанская – канд. физ.-мат. наук, науч. сотрудник Центра коллективного пользования «Технологии и Материалы НИУ «БелГУ», Белгородский национальный исследовательский университет, Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Валентина Сергеевна Сотникова – канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник, кафедра теоретической и экспериментальной физики, Институт инженерных и цифровых технологий, Белгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ БелГУ), Белгород, Россия; Белгородский технологический университет им. В. Г. Шухова (БГТУ), Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
1. Zhang Y., Knibbe R., Sunarso J., Zhong Y. Recent Progress on Advanced Materials for Solid-Oxide Fuel Cells Operating Below 500 °C // Adv. Mater. 2017. V. 29. Р. 1700132. URL: https://doi.org/10.3390/inorganics7100118
2. Inaba H., Tagawa H. Review Ceria-based solid electrolytes // Solid State Ionics. 1996. V. 83. P. 1 – 16. URL: https://doi.org/10.1016/0167-2738(95)00229-4
3. Wang B., Zhu B., Yun S., Zhang W. Fast ionic conduction in semiconductor CeO2 – ? electrolyte fuel cells // NPG Asia Materials. 2019. V. 11. P. 51. URL: https://doi.org/10.1038/s41427-019-0152-8
4. Brosha E. L., Mukundan R., Brown D. R., Garzon F. H. Development of ceramic mixed potential sensors for automotive applications // Solid State Ionics 2002. V. 148. P. 61 – 69. URL: https://doi.org/10.1016/ S0167-2738(02)00103-0
5. Nigge U., Wiemhofer H. D., Romer E. W. J., Bouwmeester H. J. M. Composites of Ce0.8Gd0.2O1.9 and Gd0.7Ca0.3CoO3 das oxygen permeable membranes for exhaust gas sensor // Solid State Ionics. 2002. V. 146, Is. 1–2. P. 163. URL: https://doi.org/10.1016/S0167-2738(01)00984-5
6. He D., Hao H., Chen D., Liu J. Synthesis and application of rare-earth elements (Gd, Sm, and Nd) doped ceria-based solid solutions for methyl mercaptan catalytic decomposition // Catalysis Today. 2017. V. 281. P. 559 – 565. URL: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2016. 06.022
7. Vita A. Catalytic Applications of CeO2-Based Materials // Catalysts. 2020. V. 10. P. 576. URL: https:// doi.org/10.3390/catal10050576
8. Zhang Y., Lenser Ch., Menzler N. H. Comparison of solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte materials for operation at 500 ?C // Solid State Ionics. 2020. V. 344. P. 115138.
9. Ramos-Alvarez P., Villafuerte-Castrejo?n M. E., Gonza?lez G., M. Cassir.. Ceria-based electrolytes with high surface area and improved conductivity for intermediate temperature solid oxide fuel cells. // J. Mater. Sci. 2017. V. 52, No. 1. P. 519 – 532.
10. Wang J., Chen XXie., S., et al. Bismuth tung-state/neodymium-doped ceria composite electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cell: Sintering aid and composite effect // Journal of Power Sources. 2019. V. 428. P. 105 – 114.
11. Hu H., Yan H., Chen Z. Sintering and electrical properties of Ce0.8Y0.2O1.9 powders prepared by citric acid-nitrate low-temperature combustion process // Journal of Power Sources. 2006. V. 163. P. 409 – 414.
12. Bouria L., Bakiz B., Benlhachemi A., et al. Electrical Properties of a CeO2–Bi2O3 Mix System Elaborated at 600 °C // Advanced in Materials Science and Engineering. 2012. No. 2. P. 1–11. DOI: 10.1155/2012/452383
13. Accardo G., Frattini D., Ham H. C., Yoon S. P. Direct addition of lithium and cobalt precursors to Ce0.8Gd0.2O1.95 electrolytes to improve microstructural and electrochemical properties in IT-SOFC at lower sintering temperature // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 7, pt B. P. 9348 – 9358.
14. Brett D. J. L., Atkinson A., Brandon N. P., Skinner S. J. Intermediate temperature solid oxide fuel cells // Chemical Society Reviews. 2008. V. 37. P. 1568 – 1578.
15. Liu D., Ding D., Liu M., et al. High-performance, ceria-based solid oxide fuel cells fabricated at low temperatures // Journal of Power Sources. 2013. V. 241. P. 454 – 459.
16. Accardo G., Frattini D., Ham H. C., Han J. H. Improved microstructure and sintering temperature of bismuth nano-doped GDC powders synthesized by direct sol-gel combustion // Ceramics International. 2018. V. 44. P. 3800 – 3809. URL: https://doi.org/10.1016/ j.ceramint.2017.11.165
17. Accardo G., Frattini D., Ham H. C., Yoon S. P. Direct addition of lithium and cobalt precursors to Ce0.8Gd0.2O1.95 electrolytes to improve microstructural and electrochemical properties in IT-SOFC at lower sintering temperature // Ceramics International. 2019. V. 45. P. 9348 – 9358. URL: https://doi.org/10.1016/ j.ceramint.2018.07.209
18. Sanna S., Esposito V., Christensen M., Pryds N. High ionic conductivity in confined bismuth oxide-based heterostructures // Apl. Mater. 2016. V. 4. P. 12110. URL: https://doi.org/10.1063/1.4971801
19. Chen X. L., Eysel W. The Stabilization of ?-Bi2O3 by CeO2 // J. Solid State Chem. 1996. V. 127. P. 128 – 130.
20. Bourja L., Bakiz B., Benlhachemi A., et al. Structural and Raman Vibrational Studies of CeO2–Bi2O3 Oxide System // Adv. Mater. Sci. Eng. 2009. No. 2. P. 1 – 4.
21. Zagaynov I. V., Fedorov S. V., Konovalov A. A., Antonova O. S. Perspective ceria-based solid solution of GdxBi0.2 – xCe0.8O2 // Mater. Lett. 2017. V. 203. P. 9 – 12.
22. Li Z.-C., Zhang H., Bergman B. Synthesis and characterization of nanostructured Bi2O3-doped cerium oxides fabricated by PVA polymerization process // Ceramics International. 2008. V. 34. P. 1949 – 1953.
23. Dikmen S., Shuk P., Greenblatt M. Hydrothermal synthesis and properties of Ce1 – xBixO2 – d solid solutions // Solid State Ion. 1998. V. 11. P. 299 – 307.
24. Li G., Li L., Feng S., et al. Yao. An Effective Synthetic Route for a Novel Electrolyte: Nanocrystalline Solid Solution of (CeO2)1 – x(BiO1.5)x // Advanced materials. 1999. V. 11, Is. 2. P. 146 – 149.
25. Accardo G., Spiridigliozzi L., Dell’Agli G., et al. Morphology and Structural Stability of Bismuth-Gadolinium Co-Doped Ceria Electrolyte Nanopowders // Inorganics. 2019. V. 7. P. 118. URL: https://doi.org/ 10.3390/inorganics7100118
26. Padmasree K. P., Montalvo-Lozano R. A., Montemajor S. M., Fuentes A. F. Electrical conduction and dielectric relaxation process in Ce0.8Y0.2O1.9 electrolyte system // Journal of Alloys and Compounds. 2011. V. 509. P. 8584 – 8589.
27. Gerhardt R. Impedance and dielectric spectro-scopy revisited: Distinguishing localized relaxation from long-range conductivity // J. Phys. Chem. Solids. 1994. V. 55. P. 1491 – 1506. URL: https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)90575-4
28. Kurumada M., Hara H., Iguchi E. Oxygen vacancies contributing to intragranular electrical conduction of yttria-stabilized zirconia (YSZ) ceramics // Acta Materialia. 2005. V. 53, Is. 18. P. 4839 – 4846. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.06.027
29. Kidner N. J., Perry N. H., Mason T. O. The Brick Lauer Model Revisited: Introducing the Nanj-Grain Composite Model // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91, Is. 6. P. 1733 – 1746. URL: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2008.02445.x
30. Ramesh S. Transport properties of Sm doped CeO2 ceramics // Processing and Application of Ceramics. 2021. V. 15, Is. 4. P. 366 – 373. DOI: 10.2298/PAC2104366R
31. Pimenov A., Ullrich J., Lunkenheimer P., et al. Ionic conductivity and relaxations in ZrO2–Y2O3 solid solutions // Solid State Ionics. 1998. V. 109, Is. 1–2. P. 111–118. URL: https://doi.org/10.1016/S0167-2738(98)00082-4
32. Yamamura H., Takeda S., Kakinuma K. Relationship between oxide-ion conductivity and dielectric relaxation in Sm-doped CeO2 // Solid State Ionics. 2007. V. 178, Is. 13–14. P. 889 – 893. URL: https://doi.org/ 10.1016/j.ssi.2007.04.013
33. Padmasree K. P., Kanchan D. K. Conductivity and dielectric studies on 20CdI2–80[xAg2O–y(0.7V2O5?0.3B2O3)] super ion conducting system where 1 ? x/y ? 3 // Journal of Non-Crystalline Solids. 2006. V. 352, Is. 36–37. P. 3841 – 3848. URL: https://doi.org/10.1016/ j.jnoncrysol.2006.06.012
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2023.03.pp.026-032
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку