Разработка новых анионодефицитных оксидных материалов для электролизеров паров воды : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Л. В. Махнач

Abstract

Цель настоящей работы: получение новых анионодефицитных перовскитоподобных слоистых никелатов с электрон-ионной проводимостью. Объекты исследования: никелаты Sr3Ni2-xMxO7-δ (M – Al,Ga,Ti,Nb,Ta,Mo). Методы исследования: рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, химический анализ, кулонометрический анализ. Методом твердофазного синтеза получены новые слоистые анионодефицитные оксидные соединения со структурой 2P/RS в системе Sr3Ni2-xMxO7-δ (M – Al,Ga,Ti,Nb,Ta,Mo): Sr3GaNiO7-δ , Sr3Ni1,25Al0,75O7-δ, Sr3Ni1,25Ga0,75O7-δ, Sr3Ni1,4Al0,5O7-δ, Sr3Ni1,5Al0,3+zM0,1O7-δ (M –Ti,Nb,Ta,Mo, z – 0,1;0,2). Определены оптимальные условия синтеза. Изучена кислородная нестехиометрия оксидов методами иодометрии и кулонометрии. Оксиды получены с большим дефицитом по кислороду (δ). С нагреванием выше ~ 400 °С дополнительно теряют кислород, с охлаждением до этих же температур – поглощают. Оценено критическое значение кислорододефицита δ≈1,4, при котором структура 2P/RS начинает разрушаться. В результате показано, что мобильный кислород, участвующий в кислородообмене с окружающей атмосферой при термообработках, является междоузельным и занимает такие же кристаллографические позиции в кислородной подрешетке никелата, как и у сверхпроводника YBa2Cu3O7-δ. Показано влияние различных типов мобильного кислорода на термическое расширение параметров тетрагональных ячеек никелатов. Установлено, что полученные никелаты – полупроводники n-типа в области температур 20-400 °С. Выше 400 °С оксиды проявляют металлический характер проводимости. Процессы десорбции – адсорбции кислорода, вызванные термообработкой, ощутимо влияют на температурную зависимость удельного электросопротивления.