Фазовый состав и электрические свойства марганецсодержащих титанатов висмута
Автор: Секушин Н.А., Королева М.С.
Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc
Рубрика: Химические науки
Статья в выпуске: 1 (29), 2017 года.
Бесплатный доступ
Проведен синтез твердофазным методом титанатов висмута, содержащих различное количество марганца. Методом электронной микроскопии и элементного анализа установлено, что основной фазой является пирохлор. В образцах с большим количеством допанта обнаружены включения MnO2, слоистого перовскита Bi4Mn0.4Ti2.6O13 и соединения BiMn1.1Ti0.7O5.6. При малых концентрациях Mn формируются пористые (17 %) однофазные образцы со структурой пирохлора, химическим составом Bi2Mn0.2Ti2O9-. Исследование электрических свойств этих образцов методом импеданс-спектроскопии показало, что при температурах выше 460 С и частоте около 10 кГц наблюдается инверсия мнимой части импеданса. Это явление было объяснено ионизацией газа в порах.
Пирохлор, марганецсодержащие титанаты висмута, импеданс-спектроскопия, эквивалентные схемы, пористость, ионизационные потери в диэлектриках
Короткий адрес: https://sciup.org/14992872
IDR: 14992872 | УДК: 544.6.018.462
Phase composition and electrical properties of manganese-containing bismuth titanates
Manganese-containing bismuth titanate solid solutions were obtained by the ceramic technique over a wide range of compositions. It was found by means of electron microscopy and elemental analysis that the main phase in all samples is a pyrochlore. Inclusions of MnO2, layered perovskite structure Bi4Mn0.4Ti2.6O13 and unknown compounds BiMn1.1Ti0.7O5.6 were detected in samples with a high content of mangane. Single-phase samples with pyrochlore structure are formed at low concentrations of manganese. All samples have considerable porosity. The method of impedance spectroscopy shows that all samples are the electron - ionic conductors. At increasing of Mn content the conductivity of the samples grows, conductivity activation energy decreases. Samples hodograph impedance with a minimum content of Mn at temperatures above 460o C and frequency of about 10 kHz demonstrates unusual behavior. In particular, the imaginary part of the impedance within one decade of frequency goes to the lower half of the complex plane. The inversion of the imaginary part of the impedance is explained by ionization of gas in the pores.
Список литературы Фазовый состав и электрические свойства марганецсодержащих титанатов висмута
- Subsolidus phase equilibria and properties in the system Bi2O3:Mn2O3±x:Nb2O5/T.A.Vanderah, M.W.Lufaso, A.U.Adler, I.Levin, J.C.Nino, V.Provenzano, P.K. Schenck//J. Solid State Chem. 2006. Vol. 179. P. 3467-3477
- Phase formation, crystal chemistry, and properties in the system Bi2O3-Fe2O3-Nb2O5/M.W.Lufaso, T.A.Vanderah, I.M.Pazos, I.Levin, R.S.Roth, J.C.Nino, V.Provenzano, P.K. Schenck//J. Solid State Chem. 2006. Vol. 179. P. 3900-3910
- The disordered structures and low temperature dielectric relaxation properties of two misplaced-displacive cubic pyrochlores found in the Bi2O3-MIIO-Nb2O5 (M = Mg, Ni) systems/H.B.Nguyen, L.Norẻn, Y.Liu, R.L.Withers, X.Wei, M.M.Elcombe//J. of Solid State Chem. 2007. Vol. 80. P. 2558-2565
- Piir I.V., Prikhodko D.A., Ignatchenko S.V., Schukariov A.V. Preparation and structural investigations of the mixed bismuth niobates, containing transition metals//Solid State Ionics. 1997. Vol. 101-103. P. 1141-1146
- Radosavljevic I., Evans J.S.O., Sleight A.W. Synthesis and structure of pyrochloretype bismuth titanate//J. Solid State Chem. 1998. Vol. 136. P. 63-66
- Секушин Н.А. Моделирование электрических свойств BiMg0,25Cu0,75NbO5 со смешанной электронно-ионной проводимостью//Известия РАН. Неорганические материалы. 2008. T. 44. № 7. C. 860 -866
- Секушин Н.А., Пийр И.В. Синтез, структура и релаксационные процессы в ионно-проводящей керамике Bi2Mg1-xCuxNb2O9//Электрохимия. 2011. Т.47. № 6. С. 757-765
- Hector A.L., Wiggin S.B. Synthesis and structural study of stoichiometric Bi2Ti2O7 pyrochlore//J. Solid State Chem. 2004. Vol. 177. P. 139-145
- Roberto Esquivel-Elizondo J., Hinojosa B.B., Nino J.C. Bi2Ti2O7: it is not what you have read//Chemistry Mater. 2011. Vol. 23(22). P. 4965-4974
- Shoemaker D.P., Seshadri R., Hector A.L. et al. Atomic displacements in the charge ice pyrochlore Bi2Ti2O6O' studied by neutron total scattering//Physial Review 2010. Vol. 81. P. 144113-1-144113-9
- Синтез, структура и импеданс-спектры железосодержащих титанатов висмута/И.В.Пийр, М.С. Королева, Н.A. Секушин, В.Э. Грасс, Ю.И. Рябков//Электрохимия. 2013. Т. 49. № 8. C. 909-914
- Bismuth manganese titanate: Crystal structure and properties/I.V.Piir, N.A.Sekushin, V.E.Grass, Y.I.Ryabkov, N.V.Chezhina, S.V.Nekipelov, V.N.Sivkov, D.V.Vyalikh//Solid State Ionics. 2012. Vol. 225. P. 464-470
- Barsoukov E., Macdonald J.R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment and Application. Hoboken, New Jersey. Wiley -Interscience. 2005. 606 p
- Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. М.: Энергоатомиздат, 1985. 303 с
- Секушин Н.А. Импеданс электрохимической ячейки, имеющей гистерезисы на вольтамперной характеристике//Электрохимия. 2011. Т. 47. № 12. С. 1374-1380
