СИНТЕЗ СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ, СКАНДИЯ, ДОПИРОВАННЫХ ТАНТАЛОМ

Зарипова К.А., Матвеев Е.С.

Уральский федеральный университет

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

В условиях стремительного развития экологически чистой энергетики активно развиваются исследования альтернативных способов генерации энергии. Одним из наиболее перспективных направлений являются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), способные напрямую преобразовывать химическую энергию топлива в электрическую с помощью кислородно-ионной и/или протонпроводящей мембраны. Широким классом соединений, представляющих особый интерес для создания таких материалов, являются сложные оксиды с перовскитной и перовскитоподобной структурой, допированные различными ионами в В-подрешетке. Дефицит кислородно-ионной подрешетки таких соединений обуславливает кислородно-ионный транспорт в сухом воздухе и протонный – во влажном, в свою очередь, изо- и гетеровалентное замещение в В-подрешетке сложных оксидов может приводить к стабилизации высокотемпературных модификаций образцов при более низких температурах и способствовать увеличению электропроводности.

Целью настоящей работы является синтез сложных оксидов на основе скандата-алюмината бария Ba₂AlSc_(1-x)Ta_xO₅ (x=0.1; 0.2; 0.3).

Синтез всех исследуемых образцов проводился по твердофазной технологии. Для синтеза использовались карбонат бария и оксиды соответствующих металлов, которые подвергались предварительной термообработке в течение 3 часов при температуре 600 ℃. Для гигроскопичного карбоната бария использовали метод «горячих навесок». Смешанные в соответствии со стехиометрическими соотношениями карбонат и оксиды металлов подвергали продолжительным высокотемпературным отжигам в интервале от 900 ℃ до 1400 ℃ с шагом 100 ℃ в течение 24 часов. Перед началом синтеза и после каждой стадии термообработки образцы подвергали гомогенизации в среде этанола в течение 60 минут. Фазовый состав образцов подтверждался методом рентгенофазового анализа (РФА).

Поскольку данные о целевой фазе в литературе отсутствуют, в качестве сравнения, были взяты данные для фазы Ba₂AlScO₅ с гексагональной структурой. Установлено, что для всех исследуемых образцов наблюдается формирование основных фаз Ba₂AlSc_(1-x)TaxO₅ (x=0.1; 0.2; 0.3) с примесной фазой оксида Ba₄Al₂O₇, образование которого, вероятно, обусловлено его термодинамической стабильностью. Наблюдается, что с увеличением количества допанта происходит стабилизация основной фазы.

Таким образом, установлена потенциальная возможность синтеза соединений состава Ba₂AlSc_(1-x)TaxO₅ (x=0.1; 0.2; 0.3). С целью расширения условий синтеза для получения однофазного образца и возможности изучения его электрических свойств необходимо продолжить синтез данного соединениях.