ВЛИЯНИЕ МЕТОДА СИНТЕЗА НА СТРУКТУРУ, МИКРОСТРУКТУРУ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНО-ДОПИРОВАННОГО LaErO₃

Набиев Б.А.⁽¹⁾, Обвинцева Ю.А.⁽¹⁾, Егорова А.В.^(1,2), Белова К.Г.⁽¹⁾, Анимица И.Е.⁽¹⁾

⁽¹⁾ Уральский федеральный университет

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

⁽²⁾ Институт химии твердого тела УрО РАН

620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 91

Оксиды со структурой типа перовскита A³⁺B³⁺O₃ обладают высокой химической и термодинамической стабильностью, что открывает перспективы их использования в различных электрохимических устройствах. Одним из таких материалов является эрбат лантана (LaErO₃), способный к протонному переносу. В отличие от остальных перовскитов LaM³⁺O₃, сведения о его гидратации и влиянии акцепторного замещения на транспортные свойства в литературе ограничены. А стратегии оптимизации синтеза таких материалов практически не затрагивались. В данной работе проведено сравнение методов синтеза допированного LaErO₃ для получения плотной и высокоэффективной керамики.

В качестве объектов исследования были выбраны составы с концентрацией допантов Sr²⁺ и Zn²⁺ в 10 мол%, с формулой La_0.9Sr_0.1ErO_2.95 и LaEr_0.9Zn_0.1O_2.95. Синтез был осуществлен двумя золь-гель методами с использованием органических комплексообразоователей: смеси глицина и глицерина, а также лимонной кислоты. Полученные порошки были аттестованы методами рентгенофазового анализа (РФА), все образцы кристаллизуются в ромбической сингонии (пр. гр. Pnma), характерной для матричного состава LaErO₃.

Изучение микроструктуры осуществлялось с помощью сканирующей электронной микроскопии. Порошки, синтезированные с использованием глицина и глицерина, представляют собой мелкодисперсные пористые частицы наноразмерного диапазона (менее 200 нм). В случае цитрат-нитратного синтеза частицы получились более крупные, однако их размер не превышал 2 мкм. Присутствие цинка способствует формированию плотных керамики. Керамические образцы спекали при 1200 °С (24 ч), однако для Sr²⁺-содержащих составов проводили дополнительный отжиг при 1400 °С (10 ч). Энергодисперсионный анализ показал равномерное распределение элементов в образцах, синтезированных с глицином и глицерином. В цитрат-нитратной керамике с цинком наблюдается сегрегация цинка по границам зерен.

Измерения электропроводности методом импедансной спектроскопии при варьировании T, pH₂O показали, что введение акцепторных допантов в LaErO₃ повышает его проводимость. Проанализировано влияние метода синтеза на электрические характеристики образцов. Полученные данные представляют интерес для дальнейших исследований допированных материалов на основе LaErO₃.

Работа выполнена в соответствии с государственным заданием для Института химии твердого тела УрО РАН, тема № 124061300025-8.