The conductivity and ionic transport of doped bismuth titanate pyrochlore Bi 1.6 М x Ti 2 O 7−δ (М – Mg, Sc, Cu)

Krasnov, Aleksei G.; Пийр, И. В.; Королева, М. С.; Секушин, Н. А.; Ryabkov, Yu. I.; Piskaykina, M.M.; Sadykov, Vladіslav; Sadovskaya, E. M.; Pelipenko, Vladimir; Eremeev, Nikita

doi:10.1016/j.ssi.2016.12.019

Cited by 42 publications

(38 citation statements)

References 33 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The Bi 1.6 Sc x Ti 2 O 7‐δ (BScTO) and Bi 1.6 In x Ti 2 O 7‐δ (BInTO) x = 0.2, 0.4, 0.6 pyrochlore compositions were obtained by conventional solid‐state reaction. A detailed description of the synthesis procedure can be found elsewhere 24,38–40 . The thorough Rietveld refinement of the X‐Ray difraction (XRD) pattern was performed by using FullProf software package to obtain structural characteristics 41 .…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…Also, the interaction between the doped BTO pyrochlores and metallic electrodes remains unclear. Previously, we experimentally obtained various doped BTO pyrochlores and analyzed the electrophysical properties at high temperatures (≥200°C) 24,36,37 . The electrical conductivity in doped BTO is stated to be strongly dependent on the nature and amount of the dopant atoms.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Previously, we experimentally obtained various doped BTO pyrochlores and analyzed the electrophysical properties at high temperatures (≥200 • C). 24,36,37 The electrical conductivity in doped BTO is stated to be strongly dependent on the nature and amount of the dopant atoms. Moreover, cation disorder, that is, the dopant distribution over the pyrochlore cation sites, is one of the crucial parameters to determine the properties of the doped pyrochlores.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Low‐temperature dielectric behavior of Sc‐ and In‐doped bismuth titanate pyrochlores

2021

View full text Add to dashboard Cite

The detailed structural description and analysis of dielectric behavior of Bi1.6MxTi2O7‐δ (M – Sc, In; x = 0.2, 0.4, 0.6) compositions are demonstrated. Doping results in cation disorder either in A‐site (x = 0.2, 0.4) or A‐,B‐sites (x = 0.6) of pyrochlore. The displacements of the A‐site atoms and O′ from the ideal sites are shown. For both dopants, the maximum dielectric constant ε′ was 98, and the dielectric losses remain reasonably close to the values below 0.0058 at x = 0.4, 25 °C, 1 MHz. A drop of ε′ is observed at the other dopants concentrations. With the dopant content rising, the temperature coefficient of capacitance (TCC) increases and is positive (579 ÷ 782 ppm/°C) below room temperature (RT) and then becomes negative (−49 ÷ −220 ppm/°C) above RT. The revealed low‐temperature relaxation process could be associated with jumps of the A‐ions within the A2O′ substructure.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Low‐temperature dielectric behavior of Sc‐ and In‐doped bismuth titanate pyrochlores

2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…При дальнейшем повышении температуры дисперсия вновь увеличивается. В последних исследованиях методом изотопного обмена кислорода было установлено, что у сложных оксидов со структурой пирохлора анионы O 2− приобретают подвижность при T ≥ 250°С [27]. Это явление, по-видимому, наблюдается и у композита Важным этапом анализа данных, полученных методом импеданс-спектроскопии, является построение эквивалентной схемы (ЭС).…”

Section: результаты и их обсуждениеunclassified

IMPEDANCE SPECTROSCOPY STUDY OF THE ELECTRICAL PROPERTIES OF COMPOSITES OF СaCu3Ti4O12-CuO

Секушин¹,

Жук²,

Koksharova³

et al. 2019

LOM

View full text Add to dashboard Cite

Calcium copper titanate СаСu 3 Ti 4 O 12 attracts considerable attention of researchers due to the manifestation of extremely high values of dielectric constant (ε ~10 4-10 5) in wide temperature (100-600 K) and frequency (from 20 Hz to 1 MHz) ranges. In spite of the active studies of СаСu 3 Ti 4 O 12 , there are unresolved questions on the influence of microstructure, the presence of copper (II) oxide layers in the intergrain space of the ceramics and on the selective influence of paramagnetic dopants on the electrophysical properties of the compound. In this connection, the electrical properties of the CaCu 3 Ti 4 O 12-СuO composite were studied by the method of impedance spectroscopy. The composite was synthesized by the solid-phase method of staged calcination at 650°C, 850°C and 1050°C for 50 hours. The analysis of the impedance spectroscopy results has shown that CaCu 3 Ti 4 O 12-СuO is a material with mixed electron-ion conductivity. The strong dispersion of the conductivity at room temperature was explained by the polarization of copper ions or protons, which can be present in the sample due to the dissociative adsorption of water molecules from the air. The minimum of the dispersion of the dielectric constant was found at a temperature of about 300°C, which was explained by the appearance of oxygen conductivity substantially neutralizing the cation conductivity. The simulation of electrical properties by the method of constructing equivalent circuits showed that the sample consisted of two layers. The high-resistivity layer was assigned to the crystalline part of the sample, and the lowresistivity layer to the intergranular part. The significant change in the electrical properties of the sample at the temperature of 200-225°C is not associated with the occurrence of a phase transition in it.

show abstract

“…Compounds crystallizing in pyrochlore-type structures with a general formula of А 2 В 2 X 6 X' have attracted the attention of scientists for more than fi fty years [1][2][3][4][5][6]. The reason for this is elemental diversity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Состав и структура фаз, образующихся при термолизе твердых растворов замещения H2Sb2-xVxO6·nH2O

Kovalenko

Burmistrov

Zakhar'evich

2020

kcmf

View full text Add to dashboard Cite

В соединениях, кристаллизующихся в структурном типе пирохлора (пр. гр. симм. Fd3m) общей формулы А2В2X6X’, на месте катионов A могут находиться двух- или трёхзарядные ионы, на месте B – четырёх- или пятизарядные ионы. В большом количестве работ рассматриваются вопросы формирования таких структур в зависимости от природы и размеров катионов A и B, мало внимания уделяется определению температурных интервалов их устойчивости. Поэтому целью данной работы являлось исследование термолиза твердых растворов замещения H2Sb2–xVxO6·nH2Oв интервале температур 25–700 °С, определение влияния природы катиона B (Sb, V) на устойчивость структуры типа пирохлора при нагревании.Твердые растворы замещения были получены методом соосаждения. В качестве объектов исследования выбраны образцы H2Sb2–xVxO6·nH2O, содержащие по данным элементного анализа 0; 5 (x = 0.10); 15 (x = 0.30); 20 (x = 0.40); 24 (x = 0.48) ат.% ванадия. С помощью метода ИК-спектроскопии анализировали изменение протонгидратной подрешетки в образцах, содержащих различное количество V+5. Рентгенофазовый и термогравиметрический анализ образцов позволил смоделировать процесс термолиза и определить состав фаз на каждой стадии.Показано, что при температурах 25–400 °С происходит удаление протонсодержащих группировок из гексагональных каналов структуры типа пирохлора. Увеличение количества ионов V+5 в твердых растворах изменяет энергию связи протонов с ионами кислорода [BO3]–-октаэдра, что приводит к смещению границ стадий: ионы оксония и молекулы воды удаляются при более высоких температурах, а гидроксид-ионы при более низких температурах. Повышениетемпературы выше 500 °С приводит к разрушению структуры по причине удаления кислорода из [BO3]–-октаэдров.Предложена модель заполнения атомами кристаллографических позиций структуры типа пирохлора для фаз, которые образуются при термолизе H2Sb2–xVxO6·nH2O при температурах 25–400 °С.Установлены структурные формулы твердых растворов - (H3O)Sb2-xVxO5(OH)·nH2O, где 0 < x≤ 0.48, 0 <n≤ 1.1. Показано, что на температурные интервалы стадий термолиза влияет энергия связи протонов с ионами кислорода [BO3]–-октаэдров, где B = V, Sb, формирующих каркас структуры. При этом в рамках структуры типа пирохлора исследуемые твердые растворы устойчивы до 400 °С. ЛИТЕРАТУРА Subramanian M. A., Aravamudan G., Rao G. V. S. Oxide pyrochlores — A review. Progress in Solid State Chemistry. 1983;15(2): 55–143. DOI: https://doi.org/10.1016/0079-6786(83)90001-8 Krasnov A. G., Piir I. V., Koroleva M. S., Sekushin N. A., Ryabkov Y. I., Piskaykina M. M., Sadykov V. A., Sadovskaya E. M., Pelipenko V. V., Eremeev N. F. The conductivity and ionic transport of doped bismuth titanate pyrochlore Bi1.6МxTi2O7–d (М– Mg, Sc, Cu). Solid State Ionics. 2017;302: 118–125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2016.12.019 Cherednichenko L. A., Moroz Ya. A. Catalytic properties of heteropolytungstates with 3d elementsand their thermolysis products. Kinetics and Catalysis. 2018;59(5): 572–577. DOI: https://doi.org/10.1134/S0023158418050038 Krasnov A. G., Kabanov A. A., Kabanova N. A., Piir I. V., Shein I. R. Ab initio modeling of oxygen ionmigration in non-stoichiometric bismuth titanate pyrochlore Bi1.5Ti2O6.25. Solid State Ionics. 2019;335: 135–141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.02.023 Farlenkov A. S., Khodimchuk A. V., Eremin V. A., Tropin E. S., Fetisov A. V., Shevyrev N. A., Leonidov I. I., Ananyev M. V. Oxygen isotope exchange in doped lanthanum zirconates. Journal of Solid State Chemistry. 2018;268: 45–54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.08.022 Rejith R. S., Thomas J. K., Solomon S. Structural, optical and impedance spectroscopic characterizations of RE2Zr2O7 (RE = La, Y) ceramics. Solid State Ionics. 2018;323: 112–122. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.05.025 Егорышева А. В., Эллерт О. Г., Гайтко О. М., Берсенева А. А., Максимов Ю. В., Дудкина Т. Д. Магнитные свойства твердых растворов со структурой типа пирохлора Pr2-xFe1+xSbO7, Bi2–xLnxFeSbO7 (Ln = La, Pr). Неорганические материалы. 2016;52(10): 1106–1115. DOI: https://doi.org/10.7868/S0002337X16100079 Rau J. G., Gingras M. J. P. Frustrated quantum rare-earth pyrochlores. Annual Review of Condensed Matter Physics. 2019;10(1): 357-386. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-022317-110520 Ломанова Н. А., Томкович М. В., Соколов В. В., Уголков В. Л. Формирование и термическое поведение нанокристаллического Bi2Ti2O7. Журнал общей химии. 2018;88(12): 1937–1942. DOI: https://doi.org/10.1134/S0044460X18120016 Liu X., Huang L., Wu X., Wang Z., Dong G., Wang C., Liu Y., Wang L. Bi2Zr2O7 nanoparticles synthesized by soft-templated sol-gel methods for visiblelight-driven catalytic degradation of tetracycline. Chemosphere. 2018;210: 424–432. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.07.040 Weller M. T., Hughes R. W., Rooke J., Knee Ch. S., Reading J. The pyrochlore family – a potential panacea for the frustrated perovskite chemist. Dalton Transactions. 2004;19: 3032–3041. DOI: https://doi.org/10.1039/B401787K Knop O., Brisse F., Meads R. E., Brainbridge J. Pyrochlores. IV. Crystallographic and mossbauer studies of A2FeSbO7 pyrochlores. Canadian Journal of Chemistry. 1968;46: 3829–3832. DOI: https://doi.org/10.1139/v68-635 Sadykov V. A., Koroleva M. S., Piir I. V., Chezhina N. V., Korolev D. A., Skriabin P. I., Krasnov A. V., Sadovskaya E. M., Eremeev N. F., Nekipelov S. V., Sivkov V. N. Structural and transport properties of doped bismuth titanates and niobates. Solid State Ionics. 2018;315: 33–39. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2017.12.008 Егорышева А. В., Попова Е. Ф., Тюрин А. В., Хорошилов А. В., Гайтко О. М., Светогоров Р. Д. Сложные танталаты РЗЭ с пирохлороподобной структурой: синтез, структура и термические свойства. Журнал неорганической химии. 2019;64(11):1154–1165. DOI: https://doi.org/10.1134/S0044457X19110059 McCauley R. A. Structural characteristics of pyrochlore formation. Journal of Applied Physics. 1980;51(1): 290–294. DOI: https://doi.org/10.1063/1.327368 Лупицкая Ю. А., Бурмистров В. А. Фазообразование в системе K2CO3–Sb2O3–WO3 при нагревании. Журнал неорганической химии. 2011; 56 (2): 329–331. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_15599328_91286141.pdf Piir I. V., Koroleva M. S., Korolev D. A., Chezina N. V., Semenov V. G., Panchuk V. V. Bismuth iron titanate pyrochlores: Thermostability, structure and properties. Journal of Solid State Chemistry. 2013;204: 245–250. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.05.031 Лупицкая Ю. А., Калганов Д. А., Клюева М. В. Образование cоединений в системе Ag2O-Sb2O3-MoO3 при нагревании. Неорганические материалы. 2018;54(3): 252–256. DOI: https://doi.org/10.7868/S0002337X18030053 Lomakin M. S., Proskurina O. V., Danilovich D. P., Panchuk V. V., Semenov V. G., Gusarov V. V. Hydrothermal synthesis, phase formation and crystal chemistry of the pyrochlore/Bi2WO6 and pyrochlore/a-Fe2O3 composites in the Bi2O3–Fe2O3–WO3 system. Journal of Solid State Chemistry. 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jssc.2019.121064 Yang J., Han Y., Shahid M., Pan W., Zhao M., Wu W., Wan C. A promising material for thermal barrier coating: Pyrochlore-related compound Sm2FeTaO7. Scripta Materialia. 2018;149: 49–52. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.02.005 Коваленко Л. Ю., Бурмистров В. А., Лупицкая Ю. А., Ковалев И. Н., Галимов Д. М. Синтез твёрдых растворов H2Sb2–xVxO6·nH2O со структурой типа пирохлора. Бутлеровские сообщения. 2018;55(8): 24–30. ROI: jbc-01/jbc-01/18-55-8-24 Коваленко Л. Ю., Бурмистров В. А. Диэлектрическая релаксация и протонная проводимость полисурьмяной кислоты, допированной ионами ванадия. Конденсированные среды и межфазные границы. 2019;21(2): 204–214. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/758 Трофимов В. Г., Шейнкман А. И., Клещев Г. В. О пятиокиси сурьмы в кристаллическом состоянии. Журнал структурной химии. 1973;14(2): 275–279. Коваленко Л. Ю., Ярошенко Ф. А., Бурмистров В. А., Исаева Т. Н., Галимов Д. М. Термолизгидрата пентаоксида сурьмы. Неорганические материалы. 2019;55(6): 628–634. DOI: https://doi.org/10.1134/S0002337X19060083 Chen J., Chen Z., Zhang X., Li X., Yu L., Li. D. Antimony oxide hydrate (Sb2O5·3H2O) as a simple and high effi cient photocatalyst for oxidation of benzene. Applied Catalysis B: Environmental. 2018;210: 379–385. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.04.004 Kovalenko L. Yu., Burmistrov V. A., Lupitskaya Yu. A., Yaroshenko F. A., Filonenko E. M., Bulaeva E. A. Ion exchange of H+/Na+ in polyantimonic acid, doped with vanadium ions. Pure and Applied Chemistry. 2019. DOI: https://doi.org/10.1515/pac-2019-0112 Юхневич Г. В. Успехи в применении ИК-спектроскопии для характеристики ОН-связей. Успехи химии. 1963;32(11): 1397–1423. DOI: https://doi.org/10.1070/RC1963v032n11ABEH001370 Тарасова Н. А., Анимица И. Е. Влияние природы галогена на локальную структуру и интеркалацию воды в оксигалогенидах Ba2InO3X (X = F, Cl, Br). Оптика и спектроскопия. 2018;124(2): 167–170. DOI: https://doi.org/10.21883/OS.2018.02.45518.171-17 Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Овчаренко Ф. Д., Тарасевич Ю. И., Букин В. А., Сарвазян А. П., Харакоз Д. П., Саушкин В. В. Вода в дисперсных системах. М.: Химия; 1989. 288 с. Ферапонтов Н. Б., Вдовина С. Н., Гагарин А. Н., Струсовская Н. Л., Токмачев М. Г. Свойства воды в гелях гидрофильных полимеров. Конденсированные среды и межфазные границы. 2011; 13(2): 208–214. Режим доступа: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_13_2_2011_015.pdf Frenkel L. S. Nuclear magnetic resonance method for determining the moisture holding capacity of cation exchange resins as a function of temperature. Analytical Chemistry. 1973;45(8): 1570–1571. DOI: https://doi.org/10.1021/ac60330a052 Карговский А. В. Водные кластеры: структуры и оптические колебательные спектры. Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2006;14(5): 110–119. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2006-14-5-110-119 Eisenberg D., Kauzmann W. The structure and properties of water. Oxford: Oxford University Press; 1969. 296 p. Yu T., Zhang H., Cao H., Zheng G. Understanding the enhanced removal of Bi(III) using modifi ed crystalline antimonic acids: creation of a transitional pyrochlore-type structure and the Sb(V)-Bi(III) interaction behaviors. Chemical Engineering Journal. 2019;360: 313–324. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.209 Nakamoto K. Infrared and raman spectra of inorganic and coordination compounds: Part A: Theory and applications inorganic chemistry (Sixth ed.). New York: John Wiley & Sons; 2009. 419 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470405840 Birchall T., Sleight A. W. Oxidation states in vanadium antimonate (“VSbO4”). Inorganic Chemistry. 1976;15(4): 868–870. DOI: https://doi.org/10.1021/ic50158a026 Guerrero-Pérez M. O. V-containing mixed oxide catalysts for reduction–oxidation-based reactions with environmental applications: A short review. Catalysts. 2018;8(11): 564. DOI: https://doi.org/10.3390/catal8110564 Котов В. Ю., Ярославцев А. Б. Протонная подвижность в неорганических гидратах кислот и кислых солей. Известия Академии наук. Серия химическая. 2002;4: 515–528. Полинг Л. Природа химической связи. М.:Ленинград: Госхимиздат; 1947. 116 с.

show abstract

The conductivity and ionic transport of doped bismuth titanate pyrochlore Bi 1.6 М x Ti 2 O 7−δ (М – Mg, Sc, Cu)

Cited by 42 publications

References 33 publications

Low‐temperature dielectric behavior of Sc‐ and In‐doped bismuth titanate pyrochlores

Low‐temperature dielectric behavior of Sc‐ and In‐doped bismuth titanate pyrochlores

IMPEDANCE SPECTROSCOPY STUDY OF THE ELECTRICAL PROPERTIES OF COMPOSITES OF СaCu3Ti4O12-CuO

Состав и структура фаз, образующихся при термолизе твердых растворов замещения H2Sb2-xVxO6·nH2O

Contact Info

Product

Resources

About