Ionic conductivity of La(Sr)Ga(Mg,M)O3− (M=Ti, Cr, Fe, Co, Ni): effects of transition metal dopants

Хартон, В.В.; Viskup, A.P.; Yaremchenko, A.A.; Baker, Richard T.; Gharbage, B.; Mather, Glenn C.; Figueiredo, Filipe M.; Naumovich, E.N.; Marques, F.M.B.

doi:10.1016/s0167-2738(00)00696-2

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“…Further substitution of gallium with the transition metal ions leads to increasing electronic conductivity, advantageous for applications in oxygen membranes and SOFC electrodes [3,6±8]; the ionic conductivity may, however, decrease when the concentrations of Ga and transition metal dopant (M) are comparable [9±11]. Exact reasons for the latter phenomenon are still unclear; one possible hypothesis refers to the great difference in the covalency of Ga±O and M±O bonds, resulting in local structural distortions or enhanced defect cluster formation [9,11]. This hypothesis was supported by data on oxygen thermodynamics and Seebeck coef®cient of La 0.3 Sr 0.7 (Fe,Ga)O 3Àd [12], which indicated an appearance of local inhomogeneities in the perovskite lattice when gallium is incorporated in the iron sites.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Structural characterization of mixed conducting perovskites La(Ga,M)O3− (M=Mn, Fe, Co, Ni)

Vyshatko

Хартон

Shaula

et al. 2003

Materials Research Bulletin

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Comparative analysis of the structure re®nement results of perovskite-like LaGa 0.5 M 0.5 O 3Àd (M Mn, Fe, Co, Ni) and data on other LaGaO 3 -based phases, heavily doped with transition metal cations, shows that on doping the structural changes in these oxides follow common trends for the perovskite-type systems. The maximum ionic conductivity, observed in various perovskites when the tolerance factor values are approximately 0.96±0.97, was found to correlate with the transition from orthorhombic to rhombohedral structure and maximum lattice distortion. The perovskite unit cell distortion near the orthorhombic±rhombohedral phase boundary may hence play a positive role in the ionic transport processes. #

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Structural characterization of mixed conducting perovskites La(Ga,M)O3− (M=Mn, Fe, Co, Ni)

Vyshatko

Хартон

Shaula

et al. 2003

Materials Research Bulletin

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“…Com o objetivo de aumentar a condutividade iônica, substituições parciais adicionais têm sido relatadas, principalmente relacionadas com a introdução de metais de transição [89][90][91][92] ou In no sítio B [93]. A substituição parcial de Ga por In levou à diminuição da condutividade iônica.…”

Section: Perovsquitaunclassified

Condutores de íons oxigênio: uma breve revisão

Muccillo

2008

Cerâmica

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INTRODUÇÃOCondutores de íons oxigênio formam uma classe de materiais funcionais com aplicações tecnológicas em diversas áreas incluindo sensores de espécies químicas, bombas de oxigênio, membranas permeáveis ao oxigênio e células a combustível para produção de energia [1][2][3]. Para essas aplicações, uma de suas propriedades mais importantes é a condutividade elétrica, que é influenciada por fatores, como pureza dos materiais de partida e parâmetros de processamento tais como introdução de aditivos, moagem e tratamentos térmicos (calcinação, sinterização e envelhecimento), que definem a microestrutura do material sinterizado.Idealmente um eletrólito sólido é condutor de uma única espécie química e um isolante eletrônico. Isto significa que a concentração de defeitos iônicos deve ser muito superior à de defeitos eletrônicos.A dependência da condutividade elétrica com a temperatura é expressa por uma equação do tipo Arrhenius:(A) na qual s o , E, k e T são, respectivamente, o fator pré-exponencial da condutividade, a energia de ativação do processo de condução, a constante de Boltzmann e a temperatura absoluta.Para a grande maioria dos condutores de íons oxigênio a condução se dá por meio de sucessivos saltos dos íons oxigênio em posições vacantes na estrutura cristalina. Assim, um dos parâmetros mais importantes para a obtenção de alta condutividade é a concentração de vacâncias de oxigênio. Estas podem ser nativas (condutores intrínsecos) ou podem ser introduzidas por meio de substituições parciais convenientes (condutores extrínsecos).Nos condutores intrínsecos as vacâncias de oxigênio se encontram ordenadas na estrutura cristalina a baixas temperaturas e, portanto, são praticamente imóveis. Nesse caso, a condutividade iônica intrínseca é baixa a temperaturas não muito elevadas. Porém, com o aumento da temperatura, as vacâncias adquirem mobilidade suficiente para passar para um estado desordenado na sub-rede aniônica. Essa transição do estado ordenado para desordenado se dá por meio de uma transformação estrutural de fase, sendo que a fase de alta temperatura e alta condutividade é também a de mais alta simetria cristalina. Dessa forma, as aplicações de um condutor intrínseco estão primariamente relacionadas com a temperatura de transição de fase, com a estabilidade da fase estrutural responsável pela alta condutividade para o íon oxigênio, e com a magnitude relativa da condução iônica a uma temperatura específica.Os condutores extrínsecos são aqueles nos quais as vacâncias aniônicas são geradas por meio da substituição ResumoSão descritas e comparadas as principais características relacionadas com as propriedades de transporte de alguns condutores de íons oxigênio. Os materiais abordados compreendem as soluções sólidas à base de zircônia e de céria, compostos com estrutura pirocloro e perovsquita, além das duas famílias de condutores iônicos conhecidos mais recentemente: aqueles com estrutura da apatita e os derivados do La 2 Mo 2 O 9 . São enfatizados resultados mais recentes da literatura e o principal obje...

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“…Ishihara et al [50] and Trofimenko et al [51] reported that doping slight amount of Co at Ga site of La(Sr)Ga(Mg)O 3 could result in the increase of the ionic conductivity with a wide ionic domain. Kharton et al [49] reported that the ionic conductivities of the materials doped with Fe, Co and Ni were lower, but slight amount doping, than that of parent compounds La 1)x Sr x Ga 1)y Mg y O 3)d due to partial oxygenvacancy ordering and higher average cation-anion bond energy in transition metal-containing gallates [48].…”

Section: Development Of Miec Membrane Materialsmentioning

confidence: 99%

“…(1) reducing the relative amount of cobalt in the perovskite phase; (2) co-doping the material with less reducible ions, e.g. Zr 4+ [15,18,19,[39][40][41][42][43], Ga 3+ [21,48,49,52]; (3) adding a toughening material such as zirconia or alumina; (4) developing cobaltfree oxide membranes with sufficient oxygen permeation flux. We developed a membrane, BaCo 0.4 Fe 0.4 Zr 0.2 O 3)d , with low and co-doped with less reducible ion Zr 4+ [19].…”

Section: Pom and Poh Reactions In Oxygen Permeable Membrane Reactormentioning

confidence: 99%

Development and Application of Oxygen Permeable Membrane in Selective Oxidation of Light Alkanes

et al. 2005

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In this paper, oxygen permeable membrane used in membrane reactor for selective oxidation of alkanes will be discussed in detail. The recent developments for the membrane materials will be presented, and the strategy for the selection of the membrane materials will be outlined. The main applications of oxygen permeable membrane in selective oxidation of light alkanes will be summarized, which includes partial oxidation of methane (POM) to syngas and partial oxidation of heptane (POH) to produce H 2 , oxidative coupling of methane (OCM) to C 2 , oxidative dehydrogenation of ethane (ODE) to ethylene and oxidative dehydrogenation of propane (ODP) to propylene. Achievements for the membrane material developments and selective oxidation of light alkanes in membrane reactor in our group are highlighted.

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Ionic conductivity of La(Sr)Ga(Mg,M)O3− (M=Ti, Cr, Fe, Co, Ni): effects of transition metal dopants

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Structural characterization of mixed conducting perovskites La(Ga,M)O3− (M=Mn, Fe, Co, Ni)

Structural characterization of mixed conducting perovskites La(Ga,M)O3− (M=Mn, Fe, Co, Ni)

Condutores de íons oxigênio: uma breve revisão

Development and Application of Oxygen Permeable Membrane in Selective Oxidation of Light Alkanes

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