ИЗУЧЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ ХРОМЗАМЕЩЕННОГО La₂GeMgO₆

Жиляева Ю.С., Белова К.Г.

Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Технологические вызовы современности требуют использования новых функциональных материалов для энергетики, оптики, катализа, электроники и других областей науки и промышленности. Особый интерес представляют сложные оксиды с перовскитоподобной структурой благодаря толерантности кристаллической решетки к различного рода замещениям и широкому спектру физико-химических свойств этих соединений (оптических, магнитных, каталитических, сегнетоэлектрических и др.). Сложнооксидные перовскиты активно исследуются в качестве материалов для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и твердооксидных электролизеров (ТОЭ), где они могут использоваться как в роли электролитов, так и как электроды со смешанной ионно-электронной проводимостью.

В частности, интерес представляет гексагональный двойной перовскит La₂GeMgO₆ со структурой типа A₂B′B″O₆. Имеется крайне ограниченное количество работ, посвященных исследованию проводимости данного сложного оксида. Известно, что акцепторное замещение Сr³⁺ → Ge⁴⁺ привело к образованию кислородных вакансий в кристаллической решётке, что напрямую отразилось на транспортных свойствах оксида и значительно повысило величину электропроводности. Такой значительный рост электропроводности определяет актуальность изучения твердых растворов La₂Ge_1-xCr_xMgO_6-δ, в частности, необходимо подтверждение высокого кислород-ионного транспорта и изучение возможности формирования протонного транспорта.

В настоящей работе был проведен синтез образцов La₂Ge_1-xCr_xMgO_6-δ (где 0≤x≤0.5) твердофазным методом при температуре 1350°C, с последующим компактированием и дополнительным отжигом при 1450°C. Их однофазность подтверждена результатами рентгенографических исследований, составы характеризуются структурой двойного перовскита с пр. гр. R3. Возможность внедрения воды из газовой фазы в структуру образцов La₂Ge_1-xCr_xMgO_6-δ изучена методами термогравиметрии и масс-спектрометрии. Измерения проводимости методом электрохимического импеданса в широком интервале температур (300-1000°C) при варьировании значений парциального давления кислорода и паров воды позволили определить общую электропроводность исследуемых составов, продифференцировать вклады электронной и ионной составляющих, а также рассчитать числа переноса ионов O^2- и H⁺. В результате были установлены и проанализированы концентрационные зависимости параметров кислородного и протонного транспорта, подтверждающие значительное влияние введения хрома в структуру исходного La₂GeMgO₆.