Перспективные блочно-слоевые материалы с протонной и тройной протонной-кислородной-электронной проводимостью: от химического дизайна к электрохимическим устройствам

В рамках второго года выполнения проекта впервые получены допированные празеодимом, самарием и железом фазы на основе слоистого перовскита BaLaInO4, а также новые слоистые перовскиты BaMInO4 (M = Y, Gd) и твердые растворы на их основе, характеризующиеся структурой Раддлесдена-Поппера. Установлены структурные характеристики новых фаз и возможность их дальнейшего преобразования (допирования). Изучены процессы гидратации и установлено наличие протонов в структуре. Для самарий- и празеодим-допированных образцов показано, что они характеризуются смешанной кислородной ионно-дырочной проводимостью в атмосфере сухого воздуха; допирование приводит к увеличению общей проводимости и доли кислородно-ионной проводимости. В атмосфере влажного воздуха при температурах ниже 400 °C образцы характеризуются доминирующей протонной проводимостью; числа переноса протонов составляют ~ 95 %. Установлено, что гетеровалентное допирование La- и In-подрешеток BaYLaInO4 и BaGdLaInO4 не позволяет получить однофазные образцы. В то же время изовалентное замещение подрешетки Y или Gd ионами La3+ приводит к образованию твердых растворов BaY0,9La0,1InO4 и BaGd0,9La0,1InO4. Показано, что допированные составы характеризуются более низкими значениями проводимости по сравнению с недопированными. Впервые получен допированный железом образец BaLa0,9Fe0,1InO4–δ. Исследовано влияние допирования на структуру, водопоглощение и электропроводность. Показано, что характер проводимости смешанный дырочный/ионный кислород при сухом воздухе и дырочный/ионный кислород/протонный во влажном воздухе.