Главная – Журналы – Химия в интересах устойчивого развития 2016 номер 5

С помощью твердофазного синтеза и методом сжигания нитрат-органических прекурсоров получены новые твердые растворы титанатов висмута со структурой типа пирохлора Bi_{2 - y} In _x Ti₂O_{7 - δ} ( y = 0.4 при x = 0.2-0.6; y = 0.6 при x = 0.4-0.6) и Bi_{2 - y} Mg _x Ti₂O_{7 - δ} ( y = 0.4 при x = 0.05-0.3; y = 0.6 при x = 0.1-0.6). Образование однофазных соединений со структурой типа пирохлора подтверждено методом РФА. Согласно результатам количественного элементного анализа и локального микроанализа, химический состав образцов остается неизменным после высокотемпературного обжига. На основании сопоставления пикнометрической и рентгенографической плотностей соединений предложен вариант распределения атомов допантов (In, Mg) по кристаллографическим позициям структуры пирохлора. Показано, что атомы индия и магния заселяют изначально вакантные А (Bi)-позиции структуры пирохлора. С повышением содержания допанта часть атомов In и Mg занимают B (Ti)-позиции. Результаты полнопрофильной обработки дифрактограммы соединения Bi_1.6In_0.4Ti₂O₇, выполненной с различными вариантами распределения допанта (In), совпадают с результатами сопоставления пикнометрической плотности и плотностей, рассчитанных для определенного катионного распределения - попадания всех атомов индия в вакантные A (Bi)-позиции. Установлено, что наличие вакансий в висмутовой и кислородной подрешетке O' структуры пирохлора приводит к появлению протонной проводимости во влажной атмосфере в области температур 240-640 °C. Соединения Bi_1.6In_0.2Ti₂O_6.7 и Bi_1.4Mg_0.1Ti₂O_6.2 характеризуются величиной протонной проводимости, равной 2.2 x 10^-6 См/см при температуре 400 °C и частоте прилагаемого поля 1 кГц, что на 1.5-2 порядка выше при измерении этого параметра в условиях сухой атмосферы воздуха.