Влияние сверхстехиометрических количеств натрия и фосфора на фазовый состав и ионную проводимость силикофосфатов циркония и натрия (NASICON)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом пиролиза растворов в расплаве исследовано фазообразование силикофосфатов натрия и циркония Na1+x Zr2SixP3–xO12 в зависимости от концентрации натрия и фосфора в прекурсорах. Изучено влияние содержания указанных компонентов, а также условий обжига на изменение ионной проводимости NASICON. Использованы методы рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, полнопрофильного анализа по Ритвельду, электрохимической импедансной спектроскопии. Рассчитаны удельные значения проводимости зерен (σb) и границ зерен (σgb) образцов. Установлено, что причиной изменения ионной проводимости является изменение состава NASICON при увеличении концентрации натрия и фосфора в прекурсоре. Главным условием высокой проводимости материала является образование кристаллической фазы, отвечающей составу Na3Zr2Si2РO12, а также минимальное количество примесей и стеклофазы. Проводимость образца NASICON (х = 2) при определенных условиях обработки составляет ~1 × 10–3 См/см.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Н. Грищенко

Институт химии ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Россия, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022

А. Б. Подгорбунский

Институт химии ДВО РАН

Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Россия, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022

М. А. Медков

Институт химии ДВО РАН

Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Россия, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022

Список литературы

  1. Goodenough J.B., Hong H.Y-P., Kafalas J.A. // Mater. Res. Bull. 1976. V. 11. № 2. P. 203. https://doi.org/10.1016/0025-5408(76)90077-5
  2. Hong H.Y-P. // Mater. Res. Bull. 1976. V. 11. № 2. P. 173. https://doi.org/10.1016/0025-5408(76)90073-8
  3. Li C., Li R., Liu K. et al. // Interdiscip. Mater. 2022. P. 1. https://doi.org/10.1002/idm2.12044
  4. Guin M., Tietz F. // J. Power Sources. 2015. V. 273. P. 1056. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.09.137
  5. Lalere F., Leriche J.B., Courty M. et al. // J. Power Sources. 2014. V. 247. P. 975. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.09.051
  6. Fergus J.-W. // Solid State Ionics. 2012. V. 227. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2012.09.019
  7. Narayanan S., Reid S., Butler S., Thangadurai V. // Solid State Ionics. 2019. V. 331. P. 22. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.12.003
  8. Rao Y.B., Bharathi K.К., Patro L.N. // Solid State Ionics. 2021. V. 366–377. P. 115671. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2021.115671
  9. Wang H., Zhao G., Wang S. et al. // Nanoscale. 2022. V. 14. № 3. P. 823. https://doi.org/10.1039/d1nr06959d
  10. Naqash S., Tietz F., Yazhenskikh E. et al. // Solid State Ionics. 2019. V. 336. P. 57. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.03.017
  11. Грищенко Д.Н., Курявый В.Г., Подгорбунский А.Б., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 1. С. 17. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601043
  12. Fuentes R.O., Marques F.M.B., Franco J.I. // Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidrio. 1999. V. 38. № 6. P. 631.
  13. Zhang S., Quan B., Zhiyong Z., Zhao B. // Materials Letters. 2004. V. 58. № 1. P. 226.
  14. Yang G., Zhai Y., Yao J. et al. // Chem. Commun. 2021. V. 57. P. 4023. https://doi.org/10.1039/d0cc07261c
  15. Brug G.J., van den Eeden A.L.G., Sluyters-Rehbach M., Sluyters J.H. // J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1984. V. 176. P. 275. https://doi.org/10.1016/S0022-0728(84)80324-1
  16. Bauerle J.E. // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. P. 2657. https://doi.org/10.1016/0022-3697(69)90039-0
  17. Bauerle J.E., Hrizo J. // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. P. 565. https://doi.org/10.1016/0022-3697(69)90011-0
  18. Kim S.K., Mao A., Sen S., Kim S. // Chem. Mater. 2014. V. 26. P. 5695. https://doi.org/10.1021/cm502542p
  19. Suzuki K., Noi K., Hayashi A., Tatsumisago M. // Scr. Mater. 2018. V. 145. P. 67. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.10.010
  20. Ren K., Cao Y., Chen Y. et al. // Scripta Mater. 2020. V. 187. P. 384. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.06.055
  21. Ngo Q.Q., Nguyen V.N., To V.N. et al. // Интеллектуальная электротехника. 2022. № 2. C. 16. https://doi.org/10.46960/2658-6754_2022_2_16

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы образцов со стехиометрическим соотношением компонентов, отожженных при темпера- туре, °С: 600 (1); 700 (2); 800 (3); 900 (4); 1000 (5); 1100 (6).

Скачать (225KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Штрихрентгенограммы: PDF 01-084-1317 (х = 2.12) (а); PDF 01-084-1200 (х = 2) (б); PDF 01-084-1182 (х ~ 1.9) (в), PDF 01-078-0489 (х ~ 1.84) (г).

Скачать (107KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Основные дифракционные максимумы образцов, полученных при температурах обжига, °С: 1200 (образец 4) (1), 1200 (образец 10) (2), 1000 (образец 8) (3).

Скачать (124KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Основные дифракционные максимумы образцов после обжига при 1000°С: образцы 8 (1), 9 (2), 10 (3), 11 (4).

Скачать (118KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Микрофотографии образцов (состав 10), полученных при температурах, °С: 1000 (а), 1100 (б), 1200 (в).

Скачать (199KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Дифрактограммы образцов (состав 10), полученных при температурах, °С: 1000 (1), 1100 (2), 1200 (3).

Скачать (178KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Микрофотография образца 1, полученного при температуре 1200°С (а) и его энергодисперсионные спектры в областях сканирования: 1 (б), 2 (в).

Скачать (177KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Импедансный спектр образца 4 (а), высокочастотная область спектра с эквивалентной схемой (б): 1 — экспериментальный спектр, 2 — кривая, моделирующая спектр в расширенном частотном диапазоне.

Скачать (93KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024