ИСТИНА

Проект направлен на синтез и исследование новых оксидов с заданными физико-химическими свойствами, а также поиск взаимосвязи между особенностями кристаллической структуры соединений, электронным и спиновым состоянием входящих в их состав катионов переходных металлов и высокотемпературными свойствами. Задачей проекта является получение и исследование новых перовскитоподобных оксидов, обладающих свойствами, позволяющими использовать их в качестве катодного материала в среднетемпературном твердооксидном топливном элементе (ТОТЭ).

The project is aimed at the synthesis and study of new oxides with desired physical and chemical properties, as well as the search for the relationship between the crystal structure features compounds and electronic spin state within them cations of transition metals and high-temperature properties. The aim of the project is to obtain and study of new perovskite oxides have properties that allow them to use as a cathode material in the medium-temperature solid oxide fuel cells (SOFC).

1. Синтез браунмиллеритоподобных кобальтитов, содержащих катионы Co3+ при использовании разнообразных методов, включая методы “мягкой” химии. 2. Синтез слоистых оксидов R2-xAxM1-yM’yO4+? (R - РЗЭ катион, A - катион щелочноземельного металла, M - Ni, Cu, M’ - Co, Fe, Mn). 3. Определение композиционных областей устойчивости полученных соединений. Исследование кристаллических структур полученных фаз при помощи комбинации дифракционных методов исследования: рентгено-, нейтронографии, электронной дифракции и микроскопии высокого разрешения. 4. Исследование поведения полученных фаз при высоких температурах с использованием термогравиметрии и дилатометрии. Определение высокотемпературной кристаллической структуры новых фаз при помощи высокотемпературной рентгенографии. 5. Исследование спинового состояния катионов Co3+ в браунмиллеритоподобных кобальтитах при помощи рентгеновской абсорционной спектроскопии (XAS), а также спектроскопия электронных потерь электронов (EELS). 6. Измерение электропроводности полученных соединений в диапазоне 25-1000°С на воздухе, а также при варьируемом парциальном давлении кислорода. 7. Получение газоплотной керамики (в том числе методом искрового плазменного спекания, SPS) и исследование диффузии ионов кислородов в ней при помощи вторично-ионной масс-спектрометрии на образцах, отожжённых в изотопе кислорода 18O.

В ходе выполнения проекта синтезированы 11 новых сложных оксидов. Впервые изучены высокотемпературные свойства слоистых купратов Pr2-xSrxCuO4-z со структурами T’ (x=0.0), T* (x=0.3, 0.4) и T (x=1.0, 1.3). Из данных по исследованию диффузии ионов кислорода в Pr1.6Sr0.4CuO3.98 при помощи вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) сделан вывод о важности присутствия блока со структурой каменной соли для возникновения высокой кислород-ионной проводимости в слоистых оксидах переходных металлов R2MO4. Впервые синтезированы и исследованы оксиды Pr2-xSrxNi1-xCoxO4±z (x = 0.25; 0.5; 0.75) со структурой K2NiF4. С привлечением данных высокотемпературной нейтронографии и магнитных измерений установлено, что аномально высокий КТР вдоль оси с-элементарной ячейки для богатых Co составов связан с термически активированными переходами между низко- и высокоспиновым состоянием катионов Co3+. Обнаружен перспективный катодный материал среднетемпературного ТОТЭ Pr1.35Sr0.65Ni0.75Co0.25O4±z. Впервые проведен синтез и исследование высокотемпературного термического расширения и электропроводности оксидов La2-xPrxCu1-yCoyO4±z, 0.1<x<0.5, (y = 0.05; 0.1) и Pr2-xSrxCu1-xCoxO4±z, x=0.5; 0.75, PrSrCo1-yMnyO4±z, 0.0< y< 0.5 и Pr0.5Sr1.5Co1-yMnyO4±z 0.3 <y < 0.5 со структурой K2NiF4. Впервые синтезированы оксиды Ca2Co2-xGaxO5 0.2<x<0.6 со структурой браунмиллерита. На основании данных синхротронного рентгеновского эксперимента установлены кристаллические структуры граничных составов x=0.2 и x=0.6, изучены их магнитные свойства. С использованием данных рентгеновской абсорбционная спектроскопии (XAS) и низкотемпературной нейтронографии изучено спиновое состояние катионов Co3+ в образце Ca2Co1.6Ga0.4O5. Впервые синтезированы А-дефицитные перовскиты La2-zCo1+y(MgxNb1-x)1-yO6, с использованием нейтронографии установлена их кристаллическая структура. Изучены их высокотемпературное термическое расширение и электропроводность. Синтезированы и изучены высокотемпературные свойства Y1-xСаxFe1-yCoyO3-z, х=0.1, 0.2; y=0.1, 0.2 и х=0.1; y=0.3 со структурой ромбически искаженного перовскита. Изучены корреляции между природой А-катиона, термическим расширением и электропроводностью полученных фаз.