Явления электро- и массопереноса в оксидных мембранах La1.5Sr0.5Ni1-yMeyO4+δ (Me = Co, Mn)

В работе осуществлен синтез сложных оксидов La1.5Sr0.5Ni1-yMeyO4+δ (Me = Mn, Co; y=0.1-0.4). Исследованы их фазовый состав, кристаллическая структура, кислородная нестехиометрия, электропроводность и кислородопроницаемость через мембраны с различной толщиной. По результатам комплексного анализа свойств были рассчитаны подвижности электронных дырок с учетом спинового состояния катионов Ni3+. Из данных по кислородопроницаемости определены коэффициенты кислородной диффузии и коэффициенты поверхностного кислородного обмена. Допирование кобальтом и марганцем приводит к скачкообразному увеличению скорости поверхностного обмена в интервалах 0≤y≤0.2 и 0.2≤y≤0.3, соответственно. В случае с кобальтом увеличение скорости обмена обусловлено его влиянием на ориентацию кристаллитов, в результате чего увеличивается число катионов 3d-металлов в поверхностных слоях мембран. Для La1.5Sr0.5Ni1-yMeyO4+δ улучшение поверхностного обмена обусловлено появлением Mn4+ и возникновением смешанной степени окисления катионов марганца Mn3+/Mn4+.