Изучение структуры и морфологии твердых растворов Cu-Mn-Zr-Ce-O

И.В. Загайнов, А.А. Коновалов, Е.А. Конева
Получена: 20 октября 2017; Исправлена: 23 ноября 2017; Принята: 28 ноября 2017
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: И.В. Загайнов, А.А. Коновалов, Е.А. Конева. Изучение структуры и морфологии твердых растворов Cu-Mn-Zr-Ce-O. Письма о материалах. 2018. Т.8. №2. С.135-139
BibTex   DOI: 10.22226/2410-3535-2018-2-135-139

Аннотация на русском языке

Синтезированы твердые растворы Cu-Mn-Zr-Ce-O  методом соосаждения с ультразвуковой обработкой; исследованы их структура и морфологияМатериалы на основе диоксида церия представляют интерес в связи с тем, что они обладают большим запасом кислорода и его высокой подвижностью, в свою очередь это может обеспечить высокую каталитическую активность и электропроводность. Хорошо известно, что допирование диоксида церия медью или марганцем приводит к синергетическому эффекту – снижению температуры каталитической реакции и энергии активации процесса, однако, твердые растворы Cu-Mn-(Zr)-Ce-O не были представлены ранее в литературе. Таким образом, серия таких твердых растворов была синтезирована методом соосаждения с одновременным использованием ультразвуковой обработки. Размер кристаллитов всех образцов составлял около 7-9 нм и не зависел от отношения Cu/Mn. Изменение параметра кристаллической решетки соответствует закону Вегарда и может быть описано полуэмпирическим уравнением для твердых растворов на основе диоксида церия: система Cu-Mn-Ce-O хорошо коррелирует с уравнением, а система Cu-Mn-Zr-Ce-O нет. Распределение пор по размерам было в диапазоне 2-25 нм для материала Cu-Mn-Ce-O и 2-40 нм для материала Cu-Mn-Zr-Ce-O. Таким образом, получение гомогенных твердых растворов даст лучшие текстурные свойства, термическую стабильность, каталитические свойства, электропроводность и другие преимущества, по сравнению с неоднородными с включением и сегрегированием других фаз или доменных структур. Поэтому предложенный подход позволил создать такие материалы с улучшенными характеристиками для их дальнейшего применения. Эти системы могут быть использованы в качестве носителей катализаторов или электролита среднетемпературных твердооксидных топливных элементов.

Ссылки (14)

1.
Q. Liang, X. Wu, D. W., H. Xu. Catal. Today. 139, 113 (2008). DOI: 10.1016/j.cattod.2008.08.013
2.
X. Zhou, M. Meng, Z. Sun, Q. Li, Z. Jiang. Chem. Eng. J. 174, 400 (2011). DOI: 10.1016/j.cej.2011.09.018
3.
H. Lu, X. Kong, H. Huang, Y. Zhou, Y. Chen. J. Environ. Sci. 32, 102 (2015). DOI: 10.1016/j.jes.2014.11.015
4.
H. Lu, Y. Zhou, H. Huang, B. Zhang, Y. Chen. J. Rare Earth. 29, 855 (2011). DOI: 10.1016/S1002-0721(10)60555-8
5.
C. He, Y. Yu, J. Shi, Q. Shen, J. Chen, H. Liu. Mater. Chem. Phys. 157, 87 (2015). DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.03.020
6.
D. V. Pinjari, A. B. Pandit. Ultra Sonochem. 18, 1118 (2011). DOI: 10.1016/j.ultsonch.2011.01.008
7.
K. Singh, R. Kumar, A. Chowdhury. Ultra Sonochem. 36, 182 (2017). DOI: 10.1016/j.ultsonch.2016.11.030
8.
A. Aranda, E. Aylón, B. Solsona, R. Murillo, A. M. Mastral, D. R. Sellick, S. Agouram, T. García, S. H. Taylor. Chem. Comm. 48, 4704 (2012). DOI: 10.1039/C2CC31206A
9.
Ch. Y. Kang, H. Kusaba, H. Yahiro, K. Sasaki, Y. Teraoka. Solid State Ionics. 177, 1799 (2006). DOI: 10.1016/j.ssi.2006.04.016
10.
I. V. Zagaynov, A. V. Vorobiev, S. V. Kutsev. Mater. Lett. 139, 237 (2015). DOI: 10.1016/j.matlet.2014.10.096
11.
S. J. Hong, A. V. Virkar. J. Am. Ceram. Soc. 78, 433 (1995). DOI: 10.1111/j.1151-2916.1995.tb08820.x
12.
D.‑J. Kim. J. Am. Ceram. Soc. 72, 1415 (1989). DOI: 10.1111/j.1151-2916.1989.tb07663.x
13.
I. V. Zagaynov, A. A. Konovalov. J. Porous Mater. 24, 1247 (2017). DOI: 10.1007/s10934‑017‑0365‑6
14.
I. V. Zagaynov. Appl. Nanosci. 7, 871 (2017). DOI: 10.1007/s13204‑017‑0625‑4