Tysonite Type Nanocrystalline Solid Solutions R1 – xScxF3 (R = La, Pr): Synthesis and Electrical Conductivity

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The single-phase nanocrystalline R0.9Sc0.1F3 solutions (R = La, Pr) were synthesized by soft chemistry methods as transparent xerogels with the tysonite structure (space group 
). The ionic conductivity of ceramic samples prepared from these materials was 4.5 × 10–4 and 2.1 × 10–3 S/cm at 773 K for R = La and Pr, respectively. The activation energy of the ion transfer in ceramic samples was 0.43 (R = Pr) and 0.48 eV (R = La) in the high-temperature segment and 0.56 eV (R = Pr) in the low-temperature segment. It was shown that the isovalent replacement of La3+ (Pr3+) cations in the R0.9Sc0.1F3 tysonite solid solutions with Sc3+ leads to 3–4-fold decrease in the conductivity of the ceramic electrolytes.

About the authors

I. I. Buchinskaya

Shubnikov Institute of Crystallography

Email: buchinskayaii@gmail.com
119333, Moscow, Russia

N. I. Sorokin

Shubnikov Institute of Crystallography

Author for correspondence.
Email: buchinskayaii@gmail.com
119333, Moscow, Russia

References

  1. Trnovcová V., Garashina L.S., Škubla A. et al. // Solid State Ionics. 2003. V. 157. P. 195.
  2. Привалов А.Ф., Мурин И.В. // ФТТ. 1999. Т. 41. № 9. С. 1616.
  3. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Кривандина Е.А. и др. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 1. С. 1239.
  4. Сорокин Н.И., Гребенев В.В., Каримов Д.Н. // ФТТ. 2021. Т. 63. № 9. С. 1376.
  5. Мурин И.В. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1984. № 1. С. 53.
  6. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1994. Т. 39. № 1. С. 114.
  7. Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. и др. // Кристаллография. 2000. Т. 45. № 4. С. 759.
  8. Гулина Л.Б. Синтез твердофазных соединений и наноматериалов с участием химических реакций на границе раздела раствор–газ. Дис. … д-ра хим. наук. СПб.: Изд-во СПбУ, 2022. 313 с.
  9. Gulina L.B., Privalov A.F., Weigler M. et al. // Appl. Magn. Reson. 2020. V. 51. P. 1691. https://doi.org/10.1007/s00723-020-01247-5
  10. Мурин И.В., Чернов С.В. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1982. Т. 18. № 1. С. 168.
  11. Сорокин Н.И., Бучинская И.И. // Кристаллография. 2022. Т. 67. № 6. С. 971. https://doi.org/10.31857/S0023476122060248
  12. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2022. Т. 64. № 7. С. 847. https://doi.org/1021883/FTТ.2022.07.52571.328
  13. Greis O., Cader M.S.R. // Termochim. Acta. 1985. V. 87. № 1. P. 145.
  14. Spedding F.H., Beaudry B.J., Henderson D.C. et al. // J. Chem. Phys. 1974. V. 60. № 4. P. 1578.
  15. Кузнецов С.В., Осико В.В., Ткаченко Е.А., Федоров П.П. // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 12. С. 1193.
  16. Кузнецов С.В., Федоров П.П., Воронов В.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2010. Т. 55. № 4. С. 536.
  17. Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Федоров П.П. и др. // Неорган. материалы. 2013. Т. 49. № 11. С. 1242.
  18. Karbowiak M., Mech A., Bednarkiewicz A. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2005. V. 66. № 6. P. 1008.
  19. Susumu Y., Kim J., Takashima M. // Solid State Sci. 2002. V. 4. P. 1481. https://doi.org/10.1016/S1293-2558(02)00039-0
  20. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. – Cryst. Mat. 2014. B. 229. S. 345.
  21. Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. Новосибирск: Наука, 1983. 65 с.
  22. Маякова М.Н. Фазообразование при синтезе неорганических нанофторидов щелочноземельных и редкоземельных элементов из водных растворов. Дис. … канд хим. наук. М., 2019. 141 с.
  23. Сорокин Н.И., Смирнов А.Н., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Электрохимия. 2009. Т. 45. № 5. С. 641.
  24. Сорокин Н.И., Фоминых М.В., Кривандина Е.А. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 2. С. 310.
  25. Алиев А.Э. // Электрохимия. 1990. Т. 26. № 1. С. 79.
  26. Dieudonne B., Chable J., Body M. et al. // Dalton Trans. 2017. V. 46. P. 3761. https://doi.org/10.1039/c6dt04714a
  27. Mori K., Morita Y., Saito T. et al. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. P. 18452. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc0c05217
  28. Breuer S., Lunghammer S., Kiesl A., Wilkening M. // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. P. 13669. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2361-x
  29. Сорокин Н.И., Фоминых М.В., Кривандина Е.А. и др. // ФТТ. 1998. Т. 40. № 4. С. 658.
  30. Chable J., Diendonne B., Body M. et al. // Dalton Trans. 2015. https://doi.org/10.1039/c5dt02321a
  31. Breuer S., Gombotz M., Pregartner V. et al. // Energy Storage Mater. 2019. V. 16. P. 481. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.10.010
  32. Bhatia H., Thien D.T., Pohl H.P. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. P. 23707.
  33. Roos A., Van de Pol F.C.M., Keim R. et al. // Solid State Ionics. 1984. V. 13. P. 191.
  34. Alattar A.M., Drexler M., Twej W.A. et al. // Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications. 2018. V. 30. P. 65. https://doi.org/10.1016/j.photonics.2018.04.004

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (189KB)
Indexing metadata
5.

Download (203KB)
Indexing metadata
6.

Download (113KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.И. Бучинская, Н.И. Сорокин