СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВЫХ ФТОР- И ХЛОРЗАМЕЩЕННЫХ СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ НА ОСНОВЕ BaLaInO₄

Пьянков Д.Н.^(1,2), Тарасова Н.А.^(1,2), Анимица И.Е.^(1,2)

⁽¹⁾ Уральский федеральный университет

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

⁽²⁾ Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

620137, г. Екатеринбург, ул. Академическая, д. 20

Современные задачи энергетики и экологии требуют постоянного поиска и разработки новых функциональных материалов, обладающих улучшенными ионно-транспортными характеристиками и высокой стабильностью. Особое место в этом ряду занимают сложные оксиды со слоистыми структурами типа Раддлесдена-Поппера, которые благодаря своей химической гибкости открывают широкие возможности для целенаправленного управления свойствами. В данном исследовании основное внимание уделяется новому комбинированному подходу к модификации производных системы BaLaInO₄, который предусматривает одновременное использование катионного и анионного допирования. Подобная стратегия направлена на синергетическое улучшение функциональных свойств материала для его потенциального применения в среднетемпературных электрохимических устройствах, таких как твердооксидные топливные элементы и электролизеры.

Слоистые перовскиты, описываемые общей формулой AA’_nB_nO_3n+1, где A – щелочноземельный металл (Ba), A’ – редкоземельный элемент (La), а B – трехвалентный металл (In), представляют значительный интерес как основа для разработки новых ионных проводников. К этому же семейству относится и соединение BaLaInO₄, кристаллизующееся в орторомбической сингонии. Исследования показали, что направленное донорное или акцепторное допирование его катионных подрешеток позволяет увеличить протонную и кислород-ионную проводимость почти на полтора порядка величины. Эти результаты указывают на высокий потенциал систем со слоистой перовскитной структурой для создания новых сложнооксидных материалов с управляемыми транспортными свойствами, что определяет актуальность их дальнейшего углубленного изучения.

В работе проведен синтез серии новых соединений на основе BaLaInO₄ с частичным замещением кислорода на фтор и хлор, что ранее не исследовалось для данного класса материалов. Для получения данных составов использовался метод твердофазных реакций с оптимизацией температурных режимов. Все синтезированные образцы были подвергнуты комплексному анализу, включающему рентгенофазовый и рентгеноструктурный методы, что позволило детально охарактеризовать их кристаллическое строение, фазовую чистоту и выявить закономерности изменения параметров решетки в зависимости от состава и условий синтеза.