ПОЛУЧЕНИЕ ДОПИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ LaErO₃ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ

Обвинцева Ю.А.⁽¹⁾, Набиев Б.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

Соединения со структурой типа перовскита, имеющей состав A³⁺B³⁺O₃ являются одними из наиболее перспективных материалов для использования их в различных электрохимических устройствах, за счет их высокой химической и термодинамической устойчивости. Среди них особый интерес представляет эрбат лантана (LaErO₃). В отличии от хорошо исследованных подобных систем на основе скандата, индата или иттрата лантана данные о поведении эрбата лантана в условиях, способствующих гидратации и протонному транспорту, в литературе практически отсутствуют. В данной работе исследовано влияние акцепторного допирования катионами Sr²⁺ → La³⁺ и Zn²⁺ → Er³⁺ на кристаллическую структуру, микроструктуру, процессы гидратации и транспортные свойства матричного образца.

Образцы с общей формулой La_1-xSr_xErO_3-1/2x (x = 0.05; 0.1) и LaEr_1-yZn_yO_3-1/2y (x = 0.05;0.1) были синтезированы золь-гель методом с использованием глицина и глицерина. В результате введения катионов Sr²⁺ и Zn²⁺ полученные образцы характеризуются ромбической сингонией (пространственная группа Pnma), в которой кристаллизуется и исходная матрица LaErO₃. Было исследовано влияние концентрации катиона-допанта на параметры элементарной ячейки.

Аттестацию микроструктуры проводили методом сканирующей электронной микроскопии. Получили мелкодисперсные и пористые частицы размером менее 1 мкм. Также были получены карты распределения элементов, которые показывают равномерное рассеяние элементов и отвечают зашихтованным фазовым составам.

Возможность взаимодействия с парами воды была исследована термогравиметрическим методом (совмещенным со сканирующей калориметрией и масс-спектрометрией).

Электрические свойства были исследованы методом импедансной спектроскопии при варьировании T, pO₂, pH₂O. Акцепторное замещение LaErO₃ положительно повлияло на его транспортные характеристики. Полученные результаты демонстрируют, что стратегия моно-допирования эрбата лантана катионами Zn²⁺ и Sr²⁺ является эффективным подходом для оптимизации транспортных свойств и повышает потенциал практического использования материалов на основе LaErO₃.

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