Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ Ca12Al14O33±δ: V5+, Mo5+


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-2-40-54

Полный текст:


Аннотация

Синтезирован твердый раствор состава Ca12–x(Al14Vx)O33+δ (0 ≤ х ≤ 0,07). Совокупностью методов установлено зарядовое состояние ванадия в твердом растворе. Предложен принцип заполнения допантом кристаллографических позиций в структуре майенита: катионы ванадия замещают малое количество позиций алюминия, предположительно в октаэдрической координации. Исследована температурная зависимость электропроводности Ca11,93(Al14V0,07)O33+δ методом импеданса. Показано, что допирование майенита ванадием повышает величину электропроводности на порядок.

 


Об авторах

А. С. Толкачёва
ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург; ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет», Институт новых материалов и технологий, г. Екатеринбург
Россия
К. х. н.


С.  Н. Шкерин
ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург
Россия
д. х. н.


С. В. Плаксин
ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург
Россия
к. х. н.


А. А. Панкратов
ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург
Россия


Н. И. Москаленко
ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН», г. Екатеринбург
Россия
к. х. н.


Список литературы

1. Nishioka, M. O– emission from 12CaO•7Al2O3 and MSZ composite and its application for silicon oxidation / M. Nishioka, H. Nanjyo, S. Hamakawa [et al.] // Solid State Ionics. ― 2006. ― Vol. 177. ― P. 2235‒2239.

2. Ranjbar, A. Dry reforming reaction over nickel catalysts supported on nanocrystalline calcium aluminates with different CaO/Al2O3 ratios / A. Ranjbar, M. Rezaei // Journal of Natural Gas Chemistry. ― 2012. ― Vol. 21. ― P. 178‒183.

3. Feizi, E. 12CaO•7Al2O3 ceramic: a review of the electronic and optoelectronic applications in display devices / E. Feizi // Journal of Display Technology. ― 2016. ― Vol. 12, № 5. ― P. 451‒459.

4. Кащеев, И. Д. Химическая технология огнеупоров : уч. пособие / И. Д. Кащеев, К. К. Стрелов, П. С. Мамыкин. ― М. : Интермет Инжиниринг, 2007. ― 752 с.

5. Dulski, M. Different route of hydroxide incorporation and thermal stability of new type of water clathrate: X-ray single crystal and Raman investigation / M. Dulski, K. M. Marzec, J. Kusz [et al.] // Sci. Rep. ― 2017. ― № 7. ― DOI: 10.1038/s41598-017-08152-1.

6. Hayashi, K. Effect of stability and diffusivity of extraframework oxygen species on the formation of oxygen radicals in 12CaO•7Al2O3 / K. Hayashi, N. Ueda, M. Hirano, H. Hosono // Solid State Ion. ― 2004. ― Vol. 173, № 1/4. ― P. 89‒94.

7. Gfeller, F. Mayenite Ca12Al14O32[X2−]: from minerals to the first stable electride crystals: highlights in mineralogical crystallography / F. Gfeller // Berlin [u.a.]: de Gruyter. ― 2016. ― P. 169‒190.

8. Hosono, H. Oxigen ion conduction in 12CaO•7Al2O3: O2– conduction mechanism and possibility of O– fast conduction / H. Hosono, K. Hayashi, K. Kajihara, P. V. Sushko, A. L. Shluger // Solid State Ionics. ― 2009. ― Vol. 180, № 6–8. ― P. 550‒555.

9. Lacerda, M. High oxide ion conductivity in Ca12Al14O33 / M. Lacerda, J. T. S. Irvine, F. P. Glasser, A. R. West // Nature. ― 1988. ― Vol. 332, № 7. ― P. 525‒526.

10. Шкерин, С. Н. Дилатометрическое исследование ферротитаната стронция и алюмината кальция / С. Н. Шкерин, А. С. Толкачёва, В. Р. Хрустов, А. В. Кузьмин // Неорганические материалы. ― 2016. ― Т. 52, № 1. ― С. 31‒34.

11. Shen J. Structure and antibacterial property of Na2O doped C12A7 / J. Shen, L. Gong, Q.-X. Li // Chinese J Inorg. Chem. ― 2011. ― № 2. ― P. 353‒360.

12. Ning, S. Characterization and anion emission characteristics of the microporous crystal Cs-C12A7 / S. Ning, J. Shen, X.-L. Li, Y. Xu, Q.-X. Li // Acta Phys.-Chim. Sin. ― 2011. ― Vol. 27, № 4. ― P. 983‒989.

13. Gao, A. Effect of H2O on NO reduction over NSR catalyst 12CaO‒7Al2O3 / 10 % K / A. Gao, H.-J. Wang, J. Tu, Q.-X. Li // Chinese J. Chem. Phys. ― 2006. ― № 6. ― P. 555‒558.

14. Fujita, S. Oxidative destruction of hydrocarbons on a new zeolite-like crystal of Ca12Al10Si4O35 including O2– and O2 2 ‒ radicals / S. Fujita, K. Suzuki, M. Ohkawa [et al.] / Chem. Mater. ― 2003. ― Vol. 15. ― P. 255‒263.

15. Irvine, J. T. S. Ca12Al14O33 solid electrolytes doped with zinc and phosphorus / J. T. S. Irvine, A. R. West // Solid State Ion. ― 1990. ― Vol. 40/41. ― P. 896‒899.

16. Teusner, M. Oxygen transport in undoped and doped mayenite / M. Teusner, R. A. De Souza, H. Krause [et al.] // Solid State Ion. ― 2016. ― Vol. 284. ― P. 25‒27.

17. Schmidt, D. C. A. Synthese und Charakterisierung substituierter Mayenitphasen ; magister thesis / D. C. A. Schmidt. ― Technische Universität Berlin, 2014. ― 182 s.

18. Christensen, А. N. Neutron powder diffraction profile refinement studies on Ca11,3Al14O32,3 and CaClO(D0,88H0,12) / А. N. Christensen // Acta Сhemica Scandinavica Series A. Physical and inorganic chemistry. ― 1987. ― Vol. 41, № 2. ― P. 110‒112.

19. Токачёва, А. С. Майенит: синтез, структура и область существования : дис. … канд хим. наук. 02.00.04 : защищена 10.04.13 ; утв. 17.05.13. ― Екатеринбург, 2013. ― 102 с.

20. Qi, J. Synthesis and characterization of V2O3 microcrystal particles controlled by thermodynamic parameters / J. Qi, G. Ning, Y. Zhao // Materials SciencePoland. ― 2010. ― Vol. 28, № 2. ― P. 535‒543.

21. Ruszak, M. EPR and Raman investigations into anionic redox chemistry of nanoporous 12CaO•7Al2O3 interacting with O2, H2 and N2O / M. Ruszak, S. Witkowski, Z. Sojka // Res Chem Intermed. ― 2007. ― Vol. 33, № 8/9. ― P. 689‒693.

22. Shannon, R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides / R. D. Shannon // Acta Crystallogr. ― 1976. ― № 32. ― P. 751‒767.

23. Boysen, H. Structure and oxygen mobility in mayenite (Ca12Al14O33): a high-temperature neutron powder diffraction study / H. Boysen, M. Lerch, A. Stys, A. Senyshyn // Acta Cryst. ― 2007. ― № B63. ― P. 675‒682.

24. Kilo, M. Oxygen uptake and diffusion in mayenite / M. Kilo, S. Swaroop, M. Lerch // Defect and Diffusion Forum. ― 2009. ― Vol. 289‒292. ― P. 511‒516.

25. Lee, D.-H. Defect chemistry of the cage compound, Ca12Al14O33‒δ ― understanding the route from a solid electrolyte to a semiconductor and electride / D.-H. Lee, L. Kogel, S. G. Ebbinghaus [et al.] // J. Phys. Chem. Chem. Phys. ― 2009. ― Vol. 11. ― P. 3105‒3114.

26. Irvine, J. T. S. Oxide ion conductivity in Ca12Al14O33 / J. T. S. Irvine, M. Lacerda, A. R. West // Mat. Res. Bull. ― 1988. ― Vol. 23, № 7. ― P. 1033‒1038.

27. Shkerin, S. N. Impedance spectroscopy of cell with Pt electrodes on oxygen-conducting material with mayenite-related structure / S. N. Shkerin, A. S. Tolkacheva, A. V. Nikonov, N. B. Pavzderin // Ionics. ― 2017. ― Vol. 23, № 8. ― P. 2153‒2160.

28. Толкачёва, А. С. Получение плотной керамики однофазного майенита (Ca12Al14O32)O / А. С. Толкачёва, С. Н. Шкерин, С. В. Плаксин [и др.] // Журнал приклад- ной химии. ― 2011. ― Т. 84, № 6. ― С. 881‒886.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Толкачёва А.С., Шкерин С.Н., Плаксин С.В., Панкратов А.А., Москаленко Н.И. ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ Ca12Al14O33±δ: V5+, Mo5+. Новые огнеупоры. 2019;(2):49-54. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-2-40-54

For citation: Tolkacheva A.S., Shkerin S.N., Plaksin S.V., Pankratov A.A., Moskalenko N.I. Solid solution Ca12Al14O33±δ: V5+, Mo5+. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(2):49-54. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-2-40-54

Просмотров: 72

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)