Новости

• 02/05/2023: В апрельском выпуске журнала Электрохимия (IF= 1.004) вышло сразу две статьи сотрудников лаборатории. Работы: Ионный (O^2– И H⁺) транспорт в кислород-дефицитных перовскитах La₂Me⁺³ZnO_5.5 (https://doi.org/10.31857/S0424857023040059) и ‘Кислородно-ионная проводимость в изовалентно-допированных слоистых перовскитах на основе BaLaInO₄’ (https://doi.org/10.31857/S0424857023040035) опубликованы по материалам докладов на 16-м Международном Совещании Фундаментальные проблемы ионики твердого тела (27.06.–03.07.2022, Черноголовка). Работы посвящены исследованиям природы проводимости в перовскитоподобных соединениях и обсуждению закономерностей ионного переноса в фазах со структурным и примесным разупорядочением.
• 01/05/2023: Недавно в журнале Inorganics (IF=3.149) были описаны новые материалы на основе оксидов редкоземельных элементов. В статье ‘Oxygen-Ion and Proton Transport of Origin and Ca-Doped La₂ZnNdO_5.5 Materials’ были исследованы фазовый состав, параметры решетки, способность к гидратации и электрические свойства базового и замещенных составов. Разница проводимости между исходным и допированными кальцием образцами составляет более двух порядков из-за появления кислородных вакансий при акцепторном замещении, ответственных за более высокую ионную проводимость. Фазы с добавкой кальция способны к обратимому поглощению воды, что подтверждает их протонпроводящую природу.

► DOI: https://doi.org/10.3390/inorganics11050196

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/370462319

► https://www.mdpi.com/2304-6740/11/5/196

• 17/04/2023: Материалы IV Всероссийской конференции с международным участием Исследования и разработки в области химии и технологии функциональных материалов (17–21 апреля 2023, Апатиты) были опубликованы в журнале Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. Cотрудниками лаборатории были представлены доклады на тему ‘Особенности протонного транспорта в допированных перовскитах BaLa_0.9M_0.1InO₄ (M = Nd, Gd, Pr) и BaLaIn_0.9M_0.1O₄ (M = Sc, Y) на основе индата бария-лантана’ (DOI:10.37614/2949-1215.2023.14.1.019), а также ‘Влияние допирования ZnO на электропроводность перовскита LaInO₃’ (DOI: 10.37614/2949-1215.2023.14.2.013).
• 11/04/2023: Успешное применение метода катионного содопирования к слоистым перовскитам описано в статье ‘Novel co-doped protonic conductors BaLa_1.9Sr_0.1In_1.95M_0.05O_6.925 with layered perovskite structure’. Результаты структурных и физико-химических исследований опубликованы в журнале Chimica Techno Acta. В ходе работы впервые получены и исследованы двухслойные перовскиты BaLa_1.9Sr_0.1In_1.95M_0.05O_6.925 (M = Mg²⁺, Ca²⁺). Показано, что катионное совместное замещение увеличивает значения кислородно-ионной и протонной проводимости.

С работой можно ознакомиться по ссылке: https://journals.urfu.ru/index.php/chimtech/article/view/6701.

► DOI: https://doi.org/10.15826/chimtech.2023.10.2.06.

• 05/04/2023: В журнале Ceramics International (IF = 5.532) принята к публикации статья “Thermal and chemical expansion behavior of hydrated barium stannate materials”, которая продолжает нашу активность в области исследования физико-химических свойств сложных оксидов на основе станната бария (BaSnO₃),  http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.04.016. В этот раз сотрудники лаборатории вместе с коллегами из УрФУ, Санкт-Петербургского государственного университета и Шэньчжэньского университета сосредоточили свое внимание на термическом и химическом расширении таких материалов с применением методов высокотемпературного рентгенофазового анализа и дилатометрии. Так, наряду с традиционным термическим расширением в процессе нагревания станнаты как протонпроводящие материалы демонстрируют химическую деформацию, заключающуюся в их дегидратации (т.е. удалении воды из кристаллической решетки). Последнее связано с химическим сжатием размерных параметров материалов в диапазоне 300–700 °С, что приводит к появлению отрицательных значений кажущихся термических коэффициентов расширения (КТР). Отрицательные КТР наблюдаются, например, для ряда сложных оксидов семейства молибдатов и фольфраматов из-за перестройки их структуры (фазовые переходы). Для станнатов, имеющих наивысшую симметрию структуры перовскита уже при комнатной температуре, такие структурные превращения отсутствуют. Из этого можно сделать вывод, что химическая деформация по свой силе сопоставима с эффектами, вызванными фазовыми переходами. Это составляет определенные трудности при формировании многослойных керамических ячеек (например, топливных элементов или электролизеров) на основе станнатов, поскольку функциональные компоненты должны обладать механической совместимостью.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/369766377

• 05/04/2023: Влияние замещения Zn²⁺ в B-подрешетке LaInO₃ на структуру, водопоглощение и электрические свойства исследовано в статье ‘Ionic (O²⁻, H⁺) transport in novel Zn-doped perovskite LaInO₃’ Результаты были опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy (IF=7.139). Допирование цинком снижает температуру спекания и позволяет получать керамику высокой плотности, а также увеличивает проводимость ~2 порядка величины. Ниже ~500 °C в фазах преобладает кислородно-ионный перенос (сухая атмосфера) и преобладает протонный перенос ниже 600 °C (влажная атмосфера). Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования этих материалов в области водородной энергетики. Кроме того, предложена новая концепция способности перовскитных фаз LaM³⁺O₃ интеркалировать  воду. Помимо наличия кислородных вакансий, решающее значение в процессе гидратации и формировании протонной проводимости имеет их размер, зависящий от природы В-катиона.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.263

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/369838710

• 01/04/2023: В журнале Sustainable Energy Technologies and Assessments (IF = 7.632) опубликован краткий обзор “Chemical design of oxygen electrodes for solid oxide electrochemical cells: A guide”, который посвящен описанию последний достижений в области химического дизайна кислородных электродов для твердооксидных электрохимических устройств. Данная работа была написана совместно с коллегами из S. Ricote (Colorado School of Mines/США) и Z. Shao (Nanjing Tech University/Китай и Curtin University/Австралия).

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.seta.2023.103185

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/369644089.

• 08/03/2023: В журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF = 7.139) сотрудниками лаборатории совместно с коллегами из Уральского Федерального Университета была опубликована вторая часть “Ba-doped Pr₂NiO_4+δ electrodes for proton-conducting electrochemical cells”. В этой работе авторы представили результаты исследований транспортных свойств Pr_2–xBa_xNiO_4+δ с целью их дальнейшего применения в электрохимических ячейках с протонпроводящими электролитами. На основе полученных результатов показано, что состав Pr_1.8Ba_0.2NiO_4+δ можно рекомендовать в качестве наиболее оптимального электрода.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.02.075

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/368987875

• 08/03/2023: В журнале Applied Sciences (IF=2.838) опубликована статья ‘Novel Proton-Conducting Layered Perovskites Based on BaLa₂In₂O₇ Produced by Cationic Co-Doping’. В работе впервые получены и исследованы двухслойные перовскиты состава BaLa_1.9–xSr_xGd_0.1In₂O_7–0.5x. Показана возможность кислородно-ионного и протонного транспорта в исследуемых фазах. Доказано, что совместное замещение в катионной подрешетке увеличивает значения протонной проводимости до 1.5 порядков.

► DOI: https://doi.org/10.3390/app13063449

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/369128082

► https://www.mdpi.com/2076-3417/13/6/3449

• 08/03/2023: В очередном выпуске журнала International Journal of Molecular Sciences (IF=6.208) вышла статья ‘Spectroscopic Study of Five-Coordinated Thermal Treated Alumina Formation: FTIR and NMR Applying’. Эта работа представляет собой исследование материалов, предназначенных для улучшения окружающей среды. Исследования проводились на ксерогелях гидроксида алюминия и алюмооксидных катализаторах, полученных методом контролируемого двухструйного осаждения (CDJP) при различных значениях рН. Показано, что рН процесса CDJP определяет содержание нитрат-ионов, связанных с алюминием, в гидроксиде алюминия. Эти ионы удаляются при более высокой температуре, чем при разложении аммиачной селитры. Высокое содержание нитрат-ионов, связанных с алюминием, определяет структурную разупорядоченность оксида алюминия и высокое содержание пентакоординированного оксида алюминия в катализаторе.

► DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24065151

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/369105901

► https://www.mdpi.com/1422-0067/24/6/5151

• 03/03/2023: В Journal of Power Sources (IF = 9.794) опубликована работа, посвященная транспортным свойствам протонпроводящих материалов на основе станната бария, doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.232883.В этой работе сотрудники лаборатории детально проанализировали особенности ионного и электронного переноса керамики в зависимости от ее состава (BaSn_1–xY_xO_3–δ [BSYx, 0 ≤ x ≤ 0.4]). Это важно для понимания, в качестве чего использовать BSYx в высокотемпературных приложениях: либо в качестве электролита для твердооксидных топливных элементов/электролизеров, либо в качестве смешанных ионно-электронных мембран. Оказалось, что принципиально реализуемо и то, и другое, поскольку природа переноса в BSYx зависит от глубины допирования иттрием. Так, мало допированные станнаты обладают выраженной электронной проводимостью как n-, так и p-типа, в то время, как сильно допированные станнаты приобретают поведение классических протонных электролитов (BaCeO₃, BaZrO₃, SrZrO₃), для которых характерно наличие широкой электролитической области.► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/368877003.

• 19/01/2023: В журнале Applied Sciences (Switzerland), (IF=2.736) была опубликована статья ‘Novel Pr-Doped BaLaInO₄ Ceramic Material with Layered Structure for Proton-Conducting Electrochemical Devices’. В статье впервые синтезирован и исследован в качестве протонного проводника слоистый перовскит BaLa_0.9Pr_0.1InO₄, доказана возможность интеркаляции воды и транспорта протонов в его структуру. Показано, что изовалентное замещение Pr³⁺ → La³⁺ приводит к увеличению размера кристаллической решетки, концентрации и подвижности протонов. Значение протонной проводимости допированного состава BaLa_0.9Pr_0.1InO₄ в 18 раз выше, чем у исходного состава BaLaInO₄.

► DOI: https://doi.org/10.3390/app13031328

► https://www.mdpi.com/2076-3417/13/3/1328

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/367270082

 

• 12/01/2023: В Коллектив российских исследователей с участием ИВТЭ УрО РАН и УрФУ, а также НИИ из г. Самара и г. Сыктывкар, опубликовал статью ‘Magnocolumbites Mg_1−xM_xNb₂O_6−δ (x = 0, 0.1, and 0.2; M = Li and Cu)’ в журнале Journal of Physical Chemistry C (IF=4.126). В работе были исследованы магноколумбиты состава Mg_1−xM_xNb₂O_6−δ теоретическими методами GT, BVSE, и DFT на наличие ионной проводимости. Моделирование показало преобладающую трехмерную диффузию ионов кислорода. Моделирование и экспериментально измеренные изотермы проводимости подтвердили чисто кислородно-ионную проводимость для MgNb₂O₆ и литий-замещенных образцов, поэтому эти фазы можно рассматривать как твердые электролиты для ТОТЭ. Образцы, замещенные медью, обладают электронной проводимостью n-типа и возможным переносом кислорода при температуре >400°C.

► DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c06631

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/366651856

• 28/12/2022: Сотрудником лаборатории, Н.А. Тарасовой, подготовлена обзорная работа ‘Layered Perovskites BaLn_nIn_nO_3n+1 (n = 1, 2) for Electrochemical Applications: A Mini Review’, которая опубликована в журнале открытого доступа Membranes (IF = 4.562). Данный обзор освящает достижения в области протонпроводящих электролитов на основе индата лантана-бария со слоистой структурой.
  ► DOI: https://doi.org/10.3390/membranes13010034
• 28/12/2022: Сотрудниками лабораторий ИВТЭ и УрФУ вместе с коллегами из Университета Южного Китая (Хунань, Китай), Нанкинского Технического Университета (Нанкин, Китай) и Университета Кертин (Бентли, Австралия) практически в канун Нового Года опубликована обзорная работа ‘Electrolyte materials for protonic ceramic electrochemical cells: Main limitations and potential solutions’ в относительно новом журнале энергетического направления Materials Reports: Energy. Эта работа отражает современные достижения в области разработки протонпроводящих электролитов для их применения в твердооксидных электрохимических устройствах. Основной акцент сделан на существующих проблемах, препятствующих коммерциализации устройств.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.matre.2022.100158
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/363739979

• 12/12/2022: Впервые исследован слоистый перовскит состава SrLa₂Sc₂O₇ в качестве протонного проводника. Результаты исследования опубликованы в работе ‘Novel Protonic Conductor SrLa₂Sc₂O₇ with Layered Structure for Electrochemical Devices’ (журнал Materials (IF= 3.748)).  Выявлена возможность поглощения воды и транспорта протонов. Показано, что состав SrLa₂Sc₂O₇ можно рассматривать как перспективный ионный проводник.

Ссылки на публикацию:

► DOI: https://doi.org/10.3390/ma15248867

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/366267189

► https://www.mdpi.com/1996-1944/15/24/8867

• 12/12/2022: Влияние оксоанионного допирования на процессы гидратации и электрические свойства перовскита CaZrO₃ было опубликовано в журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF=7.139). В статье ‘Nonmetal doping strategy to enhance the protonic conductivity in CaZrO₃’ впервые были получен замещенный фосфором образец состава CaZr_0.95P_0.05O_3.025. Возможность водопоглощения доказана термогравиметрическими и масс-спектрометрическими исследованиями. Показано, что допирование фосфором приводит значительному увеличению значений проводимости. Исследуемый состав CaZr_0.95P_0.05O_3.025 демонстрирует преобладающий перенос протонов ниже 600 °C во влажном воздухе.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.264

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/366209278

• 10/12/2022: Сотрудниками лаборатории электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах (ИВТЭ) и лаборатории водородной энергетики (УрФУ) в журнале Electrochimica Acta опубликована новая статья ‘Transport properties of LaYbO₃-based electrolytes doped with alkaline earth elements’. Эта работа посвящена исследованию свойств протонных проводников на основе иттербата лантана при его допировании щелочноземельными элементами в небольших количествах. Для этого были использованы такие допанты как кальций, стронций и барий в концентрациях 5 и 10 мольн.%. Анализ транспортных свойств позволяет из рассмотренного ряда выявить три наиболее проводящих материала: La_0.95Sr_0.05YbO_3–δ, La_0.95Sr_0.1YbO_3–δ и La_0.95Ba_0.05YbO_3–δ.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141702
Открытый доступ для ознакомления с работой (действует до 1 февраля 2023 г.):

► https://authors.elsevier.com/a/1gFDR33-eRbWS

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/366167604

• 07/12/2022: Сотрудники лаборатории электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах (ИВТЭ) и лаборатории водородной энергетики (УрФУ) опубликовали в International Journal of Hydrogen Energy новую статью ‘Ba-doped Pr₂NiO_4+δ electrodes for proton-conducting electrochemical cells. Part 1: Structure, mechanical, and chemical properties’, являющуюся первой частью большого исследования:

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.175
Открытый доступ для ознакомления с работой (действует до 26 января 2023 г.):

► https://authors.elsevier.com/a/1gD3i1HxM4zQOe

В этой работе авторы исследовали физико-химические свойства материалов на основе слоистых никелитов с точки зрения их применения в качестве электродов для твердооксидных топливных элементов и электролизеров. Было показано, что химическая модификация базового никелита, Pr₂NiO_4+δ, путем частичного замещения празеодима на барий способствует повышению устойчивости фазы, препятствуя ее разложению при высоких температурах, а также улучшая ее химическую совместимость с широко используемыми протонными электролитами семейства церато-цирконатов бария. Выявленные закономерности способствуют улучшению качества межфазной границы электрод/электролит, что должно приводить к повышенным характеристикам таких электродов. Электрохимическая верификация этих предположений представлена во второй части работы, которая вскоре будет отправлена в этот же журнал.

• 06/12/2022: Исследование проводимости в слоистых перовскитах на основе BaNd₂In₂O₇ было опубликовано недавно в журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF=7.139). В статье ‘Cation and oxyanion doping of layered perovskite BaNd₂In₂O₇: Oxygen-ion and proton transport’ впервые реализована возможность катионного (Ba²⁺ и Sr²⁺ в Nd-положениях) и оксоанионного (P⁵⁺ → In-подрешетке) замещения слоистого перовскита BaNd₂In₂O₇.

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.172 

• 29/11/2022: В журнале Processes (IF= 3.352) опубликована статья ‘Synthesis, Hydration Processes and Ionic Conductivity of Novel Gadolinium-Doped Ceramic Materials Based on Layered Perovskite BaLa₂In₂O₇ for Electrochemical Purposes’. В ходе работы впервые были синтезированы керамические материалы на основе слоистых BaLa₂In₂O₇, где часть позиций лантана заменены на гадолиний. Проведено исследование физико-химических свойств, установлены закономерности влияния концентрации допанта на процессы гидратации и ионный перенос.
  

► DOI: https://doi.org/10.3390/pr10122536
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/365870906

• 12/11/2022: В статье ‘Electrochemical Activity of Original and Infiltrated Fe-Doped Ba(Ce,Zr,Y)O₃-Based Electrodes to Be Used for Protonic Ceramic Fuel Cells’, опубликованной в журнале Catalysts (IF = 4.501), комплексно исследованы поляризационные характеристики перспективных электродов на основе BaFe_xCe_0.7–xZr_0.2Y_0.1O_3–δ (BCZYFx) для их применения в протонно-керамических топливных элементах. Наряду с получением сведений о свойствах индивидуальных электродов BCZYFx исследовался способ повышения их электрохимической активности путем введения в пористую структуру электродного материала наночастиц электрокатализатора PrO_x, полученных путем пропитки электродов нитратом празеодима с последующей прокалкой. Полученные результаты важны с точки зрения понимания процессов, происходящих в исследуемых электродах после электроактивации, и возможности улучшения их электрохимических характеристик простым и удобным методом пропитки в сочетании с последующей термической обработкой.
  

► DOI: https://doi.org/10.3390/catal12111421
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/365322652

• 24/10/2022: В журнале International Journal of Molecular Sciences (IF=6.208) вышла статья ‘Novel High Conductive Ceramic Materials Based on Two-Layer Perovskite BaLa₂In₂O₇’. В данной работе впервые доказана возможность протонной проводимости в акцепторно-замещенных двухслойных фаз на основе BaLa₂In₂O₇. Показано, что увеличение ионных радиусов примеси приводит к увеличению параметров решетки и объема элементарной ячейки. В условиях сухого воздуха характер проводимости смешанный кислородно-дырочный. Увеличение парциального давления воды приводит к появлению протонного вклада в проводимость при средних и низких температурах. Преобладание протонной проводимости наблюдается ниже ~450 °С во влажном воздухе (pH₂O = 2×10^–2 атм). Допирование приводит к увеличению значений проводимости до ~1,5 порядка.

► DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232112813
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/364681300

• 20/10/2022: В журнале Materials (IF= 3.748) была опубликована статья ‘Proton Transport in the Gadolinium-Doped Layered Perovskite BaLaInO₄’. В рамках работы была изучена стратегия замещения редкоземельными металлами в слоистых перовскитах для значительного улучшения электрических характеристик. Синтезированный образец состава BaLa_0.9Gd_0.1InO₄ продемонстрировал преимущественно протонный перенос высокого уровня во влажном воздухе и низких температурах (<400 °С).

► DOI: https://doi.org/10.3390/ma15207351
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/364595601

• 10/10/2022: Содержательный обзор ‘Layered and hexagonal perovskites as novel classes of proton-conducting solid electrolytes. A focus review’ недавно был опубликован в первом выпуске журнала Electrochemical Materials and Technologies. В данной статье обсуждаются новые классы протонпроводящих твердых электролитов: проанализированы и обобщены физико-химические и транспортные свойства слоистых перовскитов и гексагональных перовскитов. На основании проведенного анализа выделены наиболее перспективные композиции среди рассмотренных фаз и предложены эффективные подходы, направленные на улучшение их функциональных характеристик.

► DOI: https://doi.org/10.15726/elmattech.2022.1.004
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/364307135

• 29/09/2022: Новая работа, посвященная кислород-ионному и протонному переносу (ионная проводимость и подвижность) в слоистых перовскитах на основе BaLa₂In₂O₇, допированных щелочноземельными металлами (Sr²⁺, Ba²⁺), была опубликована в журнале Inorganics (IF=3.149). В статье ‘Oxygen Ion and Proton Transport in Alkali-Earth Doped Layered Perovskites Based on BaLa₂In₂O₇’ были продробно исследованы электрические характеристики материалов заявленного состава. Установлено, характер проводимости исследованных материалов смешанный кислородно-дырочный в условиях сухого воздуха, несмотря на природу допанта. Замещение приводит к увеличению значений проводимости до ~1.5 порядка. Слоистые перовскиты со структурой Раддлсдена-Поппера, содержащие два слоя перовскитных блоков, являются перспективными протонпроводящими материалами и актуальны дальнейшие материаловедческие поиски среди этого класса материалов.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.3390/inorganics10100161.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/364226246.

• 27/09/2022: В журнале Materials (IF= 3.748) была опубликована статья ‘Advanced Proton-Conducting Ceramics Based on Layered Perovskite BaLaInO₄ for Energy Conversion Technologies and Devices’. В работе впервые получена фаза, допированная неодимом, на основе слоистого перовскита BaLaInO₄. Доказана способность полученных фаз к интеркаляции воды и переносу протонов. Показано, что состав BaLa_0.9Nd_0.1InO₄ является преобладающим проводником протонов ниже 400 °С во влажном воздухе. Показано, что изовалентное замещение слоистых перовскитов AA’BO₄ является перспективным методом улучшения транспортных свойств и получения новых перспективных протонпроводящих керамических материалов.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.3390/ma15196841.

• 13/09/2022: В журнале Journal of Alloys and Compounds (IF = 6.371) опубликована новая работа сотрудников лабораторий электрохимических устройств на твердооксидных протонных электролитах (ИВТЭ УрО РАН) и водородной энергетики (УрФУ, https://hti.urfu.ru/ru/institut-vodorodnoi-ehnergetiki). Эта статья посвящена малоизученному классу фаз семейства Раддлесдена-Поппера на основе станната бария. Помимо перовскита BaSnO₃ в системе BaO – SnO₂ формируется слоистая структура Ba₂SnO₄, которую успешно получили и аттестовали в рамках этого исследования. Оказалось, что такой станнат может быть относительно легко получен с применением твердофазного метода синтеза, однако он является химически неустойчивым при контакте с окружающей атмосферой, поскольку Ba₂SnO₄ постепенно разлагается на составляющие оксиды. Допирование лантаном, взятым в качестве донорной примеси, позволяет несколько повысить химическую устойчивость базового оксида, хотя не может полностью ингибировать химическое разложение. Для свежеприготовленного Ba₂SnO₄ исследован электроперенос: электронная проводимость доминирует как в окислительных, так и в восстановительных атмосферах, а ионная проводимость пренебрежимо мала (не более 10^–5 См см^–1 при 900°С). Несмотря на отмеченные недостатки, данная работа является отправной точкой для последующего изучения таких фаз как с фундаментальной, так и прикладной точек зрения.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167170.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/363503496.

• 05/09/2022: В журнале открытого доступа Materials (IF = 3.748) опубликована новая работа, выполненная молодыми учеными ИВТЭ и УрФУ. Статья Modernized Synthesis Technique of Pr₂NiO_4+δ-Based Complex Oxides Using Low-Temperature Salt Melts описывает простой и удобный метод синтеза сложных оксидов со слоистой структурой на основе никелитов лантанидов. Этот метод  заключается в гомогенизации компонентов на молекулярном уровне при совместном расплавлении необходимых нитратов, который способствует получению однофазного продукта при очень умеренных температурах синтеза (не превышающих 1050 °С). В статье показана перспективность такого подхода по сравнению с широко применяющимися подходами (твердофазный метод, цитрат-нитратное сжигание) к синтезу подобных оксидных композиций.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.3390/ma15176148 (https://www.mdpi.com/1996-1944/15/17/6148).

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/363271390.

• 29/08/2022: Сотрудниками лаборатории совместно с коллегами УрФУ подготовлена новая статья “Comparing the luminescence properties of ZnAl₂O₄ synthesized by citrate-nitrate auto-combustion and solid-state synthesis routes”, которая принята к публикации в журнале Ceramics International (IF=5.532). Статья посвящена синтезу сложнооксидных соединений на основе алюмината цинка и изучению их люминесцентных характеристик. В работе не только установлены взаимосвязи между функциональными свойствами и предысторией получения таких алюминатов, но и получены дозиметрические зависимости в широком интервале доз ионизирующего излучения от 0.05 до 60 Гр.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.08.277.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/363077500.

• 22/08/2022: Коллективом лаборатории подготовлена статья “Novel mixed oxygen-electronic conductors based on BaLa₂In₂O₇ with two-layer Ruddlesden-Popper structure”, которая опубликована в журнале Ceramics International (IF=5.532). Работа посвящена получению и физико-химической аттестации новых слоистых перовскитов, которые демонстрируют высокий смешанный ионно-электронный перенос, формирующийся при акцепторном или донорном допировании. 

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.08.139.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/362866919.

• 16/08/2022: Поздравляем аспирантов Анну Владимировну Касьянову, Лиану Раисовну Тарутину и Артема Павловича Тарутина с назначением им стипендий Правительства Российской Федерации на 2022/23 учебный год! Новых побед!
• 10/08/2022: Поздравляем аспирантов Анну Владимировну Касьянову и Артема Павловича Тарутина с назначением им стипендий Президента Российской Федерации на 2022/23 учебный год! Так держать!
• 12/07/2022: В журнале Chimica Techno Acta вышла статья ‘Phosphorus-doped protonic conductors based on BaLa_nIn_nO_3n+1 (n = 1, 2): applying oxyanion doping strategy to the layered perovskite structure’. В этой работе впервые был распространен подход оксоанионного допирования на протонпроводящие слоистые перовскиты для улучшения их транспортных характеристик. Получены фосфор-замещенные протонные проводники на основе BaLa_nIn_nO_3n+1 (n = 1, 2) и детально исследована их электропроводность. Установлено, что допирование фосфором приводит к увеличению значений электропроводности на ~0.7 порядка.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.4.05.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/362289341.

• 02/07/2022: В самом рейтинговом журнале по керамическому направлению, Journal of Advanced Ceramics (IF = 11.534), вышла статья “High-temperature transport properties of BaSn_1−xSc_xO_3−δ ceramic materials as promising electrolytes for protonic ceramic fuel cells”. Работа посвящена изучению транспортных свойств новых протонных электролитов на основе Sc-допированного станната бария. Представленные в работе данные являются весьма интересными. В частности, впервые проведены измерения общей проводимости недопированного станната бария в зависимости от парциального давления кислорода, а также представлены доводы некорректного измерения ионной проводимости подобных объектов, которые были выполнены другими научными группами.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► DOI: https://doi.org/10.1007/s40145-022-0599-x (https://rdcu.be/cQR48).

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/361306563.

• 09/06/2022: В журнале Nanomaterials (IF = 5.719) вышла новая обзорная работа ‘Recent progress in the design, characterisation and application of LaAlO₃– and LaGaO₃-based solid oxide fuel cell electrolytes’. Она посвящена широко изучаемым оксидным электролитам со структурой перовскита, семействам алюмината лантана (LaAlO₃) и галлата лантана (LaGaO₃). Несмотря на тот факт, что галлаты считаются одними из наиболее высокопроводящих кислородионных электролитов для применения в твердооксидных топливных элементах, свежих обзорных работ по ним нет. Авторы постарались решить эту проблему, описав последние достижения в области синтеза, функциональных свойств и перспектив применения таких перовскитов. Работа находится в открытом доступе по следующей ссылке: https://doi.org/10.3390/nano12121991.

► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/361190253.

• 02/06/2022: Коллектив российских исследователей с участием ИВТЭ УрО РАН и УрФУ им. Б.Н. Ельцина, а также МГУ (Москва, Россия); СамГТУ, МНИЦТМ, СФ ФИАН, СамГМУ (Самара, Россия ); ИПХФ РАН (Черноголовка, Россия); ИХТТМ СО РАН (Новосибирск, Россия); НИЦ «Курчатовский институт (Москва, Россия); ФИЦ КНЦ РАН (Апатиты, Россия) опубликовал статью ’Mechanism of Conductivity in the Rare Earth Layered Ln₂MoO₆ (Ln = La, Pr, and Nd) Oxymolybdates: Theoretical and Experimental Investigations’ (https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c01837) в журнале Journal of Physical Chemistry C (IF=4.177). В работе были исследованы электрические свойства поликристаллических оксимолибдатов редкоземельных элементов Ln₂MoO₆ (Ln = La, Pr, and Nd) теоретическими и экспериментальными методами.

• 31/05/2022: Группой сенсорики в журнале Journal of The Electrochemical Society (IF = 4.386) опубликована новая работа, в которой рассматриваются возможности применения сенсоров на основе классических электролитов YSZ для задач определения коэффициентов взаимной диффузии водорода в различных инертных газах. Широкий выбор газовых атмосфер (как по компонентному составу, так и по их концентрациям) позволил выявить общие закономерности, а также подтвердить качественные соответствия полученных результатов с литературными данными. К работе можно обратиться, используя следующую ссылку: https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac725d.

ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360798908.

• 30/05/2022: Цирконат лантана (La₂Zr₂O₇) был изучен в качестве нового нетоксичного аллопластического материала для имплантатов. Результаты исследования опубликованы в работе ‘Ceramic materials based on lanthanum zirconate for the bone augmentation purposes: materials science approach’ (журнал Chimica Techno Acta, https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.2.09). Получены керамические материалы на основе матричного La₂Zr₂O₇ и допированного щелочноземельными металлами (Ca, Sr). Определены основные физико-химические характеристики керамических материалов. Установлено влияние метода синтеза и природы допанта на целевые характеристики потенциальных аллотрансплантатов.
• 12/05/2022: В журнале Materials также вышла статья «Layered Perovskites BaM₂In₂O₇ (M = La, Nd): From the Structure to the Ionic (O²⁻, H⁺) Conductivity». В этом исследовании авторы сосредоточились на новом материале со значительно улучшенными свойствами для электрохимических целей. Впервые в качестве протонного проводника исследован двухслойный перовскит BaNd₂In₂O₇ со структурой Раддлсдена–Поппера. Подробно были изучены его локальная структура, водопоглощение и ионная (O²⁻, H⁺) проводимость. Выявлена природа редкоземельных элементов (M = La, Nd) в структуре BaM₂In₂O₇ на структурно-транспортные свойства. Представленный анализ показал, что состав BaNd₂In₂O₇ является почти чистым проводником протонов ниже 350 °C. Эта работа открывает новый путь в конструировании протонных проводников с двухслойной структурой перовскита.
  Статья доступна по ссылкам:

► Doi: https://doi.org/10.3390/ma15103488
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360548595

• 12/05/2022: В журнале Materials (IF = 3.748) были опубликованы две статьи. В первой из них  проведен синтез новых перовскитов на основе никелатов празеодима (PrNiO₃), а также исследованы их функциональные свойства как электродов твердооксидных топливных элементов. C работой можно ознакомиться по следующей ссылке: https://doi.org/10.3390/ma15062166 (ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/359236099). Вторая работа посвящена исследованию особенностей гидратации и  протонного переноса новых слоистых фаз на основе BaM₂In₂O₇ (M = La, Nd). Эта работа доступна по ссылке: https://doi.org/10.3390/ma15103488. (ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360548595).
• 07/05/2022: В журнале International Journal of Hydrogen Energy (IF = 7.139) опубликовано исследование «Novel proton-conducting layered perovskite based on BaLaInO₄ with two different cations in B-sublattice: Synthesis, hydration, ionic (O²⁻, H⁺) conductivity», сосредоточенное на материале со улучшенными свойствами для применения в области водородной энергетики. Впервые получен новый сложный оксид BaLaIn_0.5Y_0.5O₄ со слоистой структурой перовскита. Доказано, что введение ионов Y³⁺ в перовскитный слой BaLaInO₄ приводит: 1) к повышению кислородно-ионной проводимости за счет увеличения подвижности ионов кислорода в результате расширения объема ячейки и 2) к усилению протонной проводимости за счет увеличения концентрации и подвижности протонов.
  С работой можно ознакомиться по ссылкам:

► Doi: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.112
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360451384

• 14/04/2022: Впервые в качестве протонного проводника исследован двухслойный перовскит BaLa₂In₂O₇ со структурой Раддлсдена–Поппера. Результаты исследования опубликованы в работе «Protonic Transport in Layered Perovskites BaLa_nIn_nO_3n+1 (n = 1, 2) with Ruddlesden-Popper Structure» (журнал Applied Sciences, IF=2.838). Исследована роль увеличения количества блоков перовскита в слоистой структуре на ионный транспорт. Показано, что слоистые перовскиты BaLa_nIn_nO_3n+1 (n = 1, 2) демонстрируют почти чистую протонную проводимость ниже 350 °C
  Работа доступна по ссылкам:

► Doi: https://doi.org/10.3390/app12084082
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360044186

• 27/03/2022: Влияние изо- и гетеровалентного содопирования на процессы гидратации в фазах с блочно-слоевой структурой Раддлсдена-Поппера BaLaInO₄ было опубликовано в журнале Russian Journal of Physical Chemistry A (IF=0.791). В рамках работы ’Effect of Simultaneous Iso- and Heterovalent Doping on the Hydration and State of Oxygen–Hydrogen Groups in Block-Layer Complex Oxides Ba_1+xLa_1−xIn_0.5Y_0.5O_4−0.5x’ впервые были получены сложные оксиды заявленного состава, а также детально исследованы ‘процессы гидратации. Установлено, что образцы способны к диссоциативному поглощению воды из газовой фазы, а энергетически неэквивалентные ОН-группы являются единственной формой кислородно-водородных группировок. Показано, что совместное изо- и гетеровалентное замещение катионных подрешеток существенно повышает концентрацию протонов в структуре гидратированных образцов, что может способствовать достижению протонного переноса. Ссылки на публикацию:

► Doi: https://doi.org/10.1134/S0036024422030232
► ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/359538250

• 10/03/2022: В журнале Applied Sciencies (IF = 2.838) опубликована работа ‘Proton conductivity of La₂(Hf_2–xLa_x)O_7–x/2 “stuffed” pyrochlores’ (https://doi.org/10.3390/app12094342), подготовленная вместе с коллегами из ФИЦ ХФ им. Н.Н. Семёнова РАН, Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, Института Проблем Химической Физики РАН, Национального исследовательского университета “Высшая школа экономики” и Химического факультета МГУ. В работе проведен синтез новых сложных оксидов на основе гафната лантана, а также изучены их электротранспортные свойства как кислородионных и протонных проводников.

ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/360192085.

• 19/02/2022: В журнале Ceramics International (IF=5.532) опубликована статья ’Novel mid-temperature Y³⁺ → In³⁺ doped proton conductors based on the layered perovskite BaLaInO₄’. В работе экспериментально исследована возможность изовалентного замещения в In-подрешетке слоистого перовскита BaLaInO₄. Установлено, что, как и базовый состав, замещенные образцы BaLaIn_1–xY_xO₄ являются почти чистыми (∼95%) протонными проводниками в условиях влажного воздуха при температуре ниже 400 °C. С работой можно ознакомиться по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.02.102 (doi), https://www.researchgate.net/publication/358725073 (ResearchGate).

• 17/02/2022: Сотрудниками лаборатории в международной коллаборации подготовлена и опубликована обзорная работа ‘Electrochemistry and energy conversion features of protonic ceramic cells with mixed ionic-electronic electrolytes’ в одном из самых рейтинговых журналов по энергетике, Energy & Environmental Science (IF = 39.714). В этом обзоре обобщена существующая информация об электронном транспорте в протонпроводящих электролитах, который может негативно повлиять на производительность и фарадеевскую эффективность протонных керамических электрохимических устройств. Наряду с подробным описанием причин возникновения и особенностей электронной проводимости n- и p-типа в обзоре предлагаются возможные пути их минимизации для предотвращения электронной утечки в электрохимических ячейках.

Ссылки:

► Статья: https://doi.org/10.1039/D1EE03109K

► Researchgate page: https://www.researchgate.net/publication/356085592

► Ural Federal University: https://urfu.ru/en

► Shenzhen University: https://en.szu.edu.cn

► Nanjing Tech University: http://en.njtech.edu.cn

► Curtin University: https://www.curtin.edu.au

• 24/01/2022: В недавно опубликованной (журнал Applied Sciences, IF = 2.838) работе «Crystal Structure, Electrical Conductivity and Hydration of the Novel Oxygen-Deficient Perovskite La₂ScZnO_5.5, Doped with MgO and CaO» показана возможность создания дефицита кислорода в перовскитах А⁺³В⁺³О₃, путем введения в В-подрешетку двух типов катионов с разным зарядом. Для этого предлагается ввести двухзарядный катион, например Zn²⁺, а в качестве матричного состава используется LaScO₃. В ходе работы были синтезированы кислород-дефицитные перовскит La₂ScZnO_5.5 и замещенные фазы (La_1.9Ca_0.1ScZnO_5.45, La₂Sc_0.9Ca_0.1ZnO_5.45 и La₂Sc_0.9Mg_0.1ZnO_5.45), а также исследованы их транспортные свойства.
  Работа доступна онлайн: https://doi.org/10.3390/app12031181. ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/358121697.
• 11/01/2022: В журнале Journal of the American Ceramic Society (IF = 4.186) принята к публикации очередная статья “Barium‐doped Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6–δ perovskite anode materials for protonic ceramic fuel cells for ethane conversion”, которая посвящена поиску новых редокс-устойчивых электродных материалов, способных функционировать как на воздухе, так и в атмосферах водорода или углеродсодержащих топлив. С этой точки зрения, за основу был взят один из наиболее изучаемых феррито-молибдатов (со структурой двойного перовскита) и затем его состав модифицировали путем частичного замещения стронция на барий, Sr_2–xBa_xFe_1.5Mo_0.5O_6–δ.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► https://doi.org/10.1111/jace.18329 (сама работа)

► https://twitter.com/DmitryMedv/status/1479698322440998915 (Twitter)

► https://www.researchgate.net/publication/357667570 (ResearchGate)

• 11/01/2022: В журнале Journal of the American Ceramic Society (IF = 4.186) опубликована статья “Enhanced transport properties of Sn‐substituted proton‐conducting BaZr_0.8Sc_0.2O_3–δ ceramic materials” в финальной версии: https://doi.org/10.1111/jace.18224. Информация об этой работе была указана еще в прошлом году (см. архив новостей).
• 10/01/2022: Свежая обзорная статья «Materials A^IILnInO₄ with ruddlesden-popper structure for electrochemical applications: Relationship between ion (oxygen-ion, proton) conductivity, water uptake, and structural changes» была опубликована в журнале Materials (IF = 3.748). Слоистые перовскиты A^IILnInO₄, описанные в работе, представляют собой новый и перспективный класс функциональных материалов с широким спектром практического применения. В работе приведены основные области применений, а также подробно обсуждены электрические свойства этих фаз. Показано, что матричные и допированные слоистые перовскиты состава BaNdInO₄, SrLaInO₄ и BaLaInO₄ демонстрируют смешанный дырочно-ионный характер проводимости в сухом воздухе. А акцепторное и донорное легирование приводит к значительному увеличению (до ~1.5–2 порядков) проводимости. Такие фазы в ближайшем будущем могут найти применение в различных электрохимических устройствах.
  Со статьей можно ознакомиться по следующим ссылкам:

► https://doi.org/10.3390/ma15010114 (DOI)
► https://www.researchgate.net/publication/358725073 (ResearchGate)

• 10/01/2022: Под занавес уходящего года в журнале Materials (IF = 3.748) принят обзор “Layered Oxygen-Deficient Double Perovskites as Promising Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells”, который написан заведующим лаборатории в коллаборации с коллегами из Республики Беларусь и Польши. Данный обзор отражает последние тенденции в области дизайна кислород-дефицитных фаз со структурой двойного перовскита и возможности их применения в твердооксидных топливных элементах.

Ознакомиться с работой можно по следующим ссылкам:

► https://doi.org/10.3390/ma15010141 (сама работа на издательстве MDPI, размещена в открытом доступе)

► https://twitter.com/DmitryMedv/status/1475682690116554758 (Twitter)

► https://www.researchgate.net/publication/357323824 (ResearchGate)

 

Архив новостей

Новости о деятельности лаборатории в региональных и федеральных СМИ