Ионный (O2-, H+) транспорт в допированных сложных оксидах на основе BaLaInO4 со структурой Раддлесдена-Поппера

В работе были получены следующие научные результаты: 1. Впервые получены акцепторно-допированные BaLa0.9M0.1InO3.95 (M = Ca2+, Sr2+), Ba1+хLa1–хInO4–0.5х (х ≤ 0.15) и донорно-допированные BaLaIn0.9Zr0.1O4.05, BaLaIn1–хTiхO4+0.5х (x ≤ 0.15), BaLaIn1–хNbхO4+х (x ≤ 0.1) сложные оксиды. Для твердых растворов установлены границы областей гомогенности. 2. Анализ структуры образцов показал, что оба типа допирования приводят к увеличению объема элементарной ячейки. Введение как акцепторного, так и донорного допанта приводит к перераспределению длин связей, при этом в обоих случаях происходит увеличение размера солевого слоя, сопровождающееся увеличением средней длины связи Ba/La–O, и уменьшение наклона In-содержащих полиэдров. Также установлено, что для гидратированных образцов характерно понижение симметрии с ромбической на моноклинную, и увеличение объема решетки при допировании 3. Доказана возможность поглощения воды из газовой фазы для всех исследуемых образцов. Показано, что существует прямая корреляция между увеличением объема элементарной ячейки и ростом величины водопоглощения. 4. Анализ формы протон-содержащих групп показал, что гидратированный сложный оксид BaLaInO4 и допированные соединения на его основе характеризуются наличием энергетически неэквивалентных ОН–-групп. Введение допанта приводит к перераспределению вкладов ОН–-групп, вовлеченных в разные по силе водородные связи, вследствие увеличения пространства в солевом слое. 5. Применен комплексный подход к изучению транспортных характеристик исследуемых блочно-слоевых сложных оксидов. Все соединения на основе BaLaInO4 характеризуются смешанной ионно-электронной проводимостью в атмосфере сухого воздуха. Допирование позволяет увеличить значения электропроводности вплоть до ~ 2 порядков величины, а также долю кислородно-ионного транспорта с 20 % до 40 – 60 %. 6. Во влажной атмосфере при температуре ниже 700 °С все исследуемые соединения имеют вклад протонной проводимости. Допирование приводит к росту величины протонной проводимости за счет увеличения как концентрации протонных дефектов, так и их подвижности относительно недопированного образца. При T < 450 оC для всех соединений протонная проводимость является преобладающей. 7. Доказано, что рост подвижности ионных носителей заряда обусловлен расширением пространства между перовскитными блоками вдоль оси а и увеличением средней длины связи Ba/La–O.