ИСТИНА

Проект направлен на синтез и исследование новых перовскитоподобных оксидов, которые могут быть использованы в качестве материалов электролита или анода твердооксидного топливного элемента. В ходе выполнения работ по проекту проведен синтез новых оксидов, с привлечением широкого спектра дифракционных методов исследования определены их кристаллические структуры. Изучены важные для практического использования в качестве материалов компонентов ТОТЭ свойства - коэффициент термического расширения (КТР), а также высокотемпературная электропроводность.

В области поиска новых материалов электролита ТОТЭ проведен синтез новых галлийсодержащих оксидов SrGa1-xScxO2.5, х = 0.25, 0.375 и 0.5 и Sr2Ga1+xIn1-xO5, x=0.0-0.2 имеющих перовскитоподобные структуры. Уточнение кристаллических структур Sr2GaScO5 и Sr2Ga1.1In0.9O5 выявило, что они кристаллизуются в структурном типе браунмиллерита и при этом наблюдается упорядочение катионов Ga3+ и Sc(In)3+ по тетраэдрическим и октаэдрическим позициям, соответственно. Кристаллическая структура оксида Sr10Ga6Sc4O25 (пространственная группа I41/a, a = 17.517(1) Å; c = 32.830(3) Å) решена методом Монте-Карло (программный пакет FOX) с использованием рентгенографических данных. Показано, что она представляет собой новый, ранее неизвестный вариант упорядочения B-катионов и кислородных вакансий в перовските. На основании рентгено- и электронографических данных выявлено, что соединение SrGa0.75Sc0.25O2.5 кристаллизуется в структуре кубического перовскита. Установлено, что это соединение способно легко инкорпорировать молекулы воды с образованием гидрата SrGa0.75Sc0.25O2.5 xH2O, который при высокой температуре является протонным проводником (протонная проводимость составляет ∼2.0·10-6 S/cm при 673K). Проведено частичное замещение Sr2+ на La3+ в браунмиллерите Sr2GaInO5 и обнаружено образование кубической перовскитной фазы Sr0.7La0.3Ga0.5In0.5O2.65. Исследование высокотемпературной электропроводности этой фазы методом импеданс-спектроскопии выявило, что оно обладает преимущественно кислород-ионной проводимостью. Исследование характеристик кислород-ионного транспорта в Sr0.7La0.3Ga0.5In0.5O2.65 методом вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) выявило, что коэффициент диффузии кислорода в ней сопоставим с допированным кальцием ZrO2. В области материалов для анода ТОТЭ проведен синтез однофазных образцов La1-xSrxFe2/3Mo1/3O3, х=0-0.8 (структурный тип GdFeO3) и 1.0 (a=5.577(2)Å, c=7.841(3)Å, пр.гр. I4/m). Кристаллические структуры перовскитов с x = 0.3 и 0.5 определены из нейтронографических данных, измеренных при температурах 293K и 623К (x = 0.3) и 5K, 293K и 723К (x = 0.5). Показано отсутствие упорядочения катионов Mo и Fe в них. Анализ спектров рентгеновской абсорбционной спектроскопии (XAS) перовскитов с x=0.0, 0.5 и 1.0 показал, что степень окисления железа в них близка к +3 и не меняется с изменением содержания стронция, тогда как степень окисления молибдена повышается от +3 (x=0.0) до +6 (x=1.0). Впервые установлены магнитные свойства перовскитов La1-xSrxFe2/3Mo1/3O3, x=0.1-0.8. Показано, что при изменении содержания стронция наблюдается переход от антиферромагнитного состояния для x=0.0-0.2 (TN=130-180K) к ферромагнитному для x=0.4-0.8, 1.0 (Tc=300-470K).