Синтез, структура та електропровідні властивості нестехіометричних фаз системи BaxLa1-xF2+x – SnF2

Abstract

Магістерська кваліфікаційна робота присвячена дослідженню структури та електропровідних властивостей твердих нестехіометричних фторидів на основі фторидів барію, стануму та лантану, які можуть бути використані в електрохімічних пристроях різного функціонального призначення, зокрема в хімічних джерелах струму з високою питомою ємністю. Головною метою дослідження було встановлення впливу іонів La3+ на структурні та електропровідні властивості системи (BaF2)1-X–(SnF2)1+X. У ході роботи розроблено методики синтезу та проведено аналіз структури та електропровідності синтезованих нестехіометричних фаз (BaF2)1-х–(SnF2)1+х і 0.9Ba1-хLaxF2+x – 1.1SnF2. Синтез твердих розчинів здійснювався твердофазним методом. Структура отриманих матеріалів досліджена за допомогою рентгенофазового аналізу, а електропровідність виміряна зміннострумовим методом. В результаті синтезовано тверді розчини Ba0,9Sn1,1F4, Ba0,86Sn1,14F4 та Ba0,8Sn1,2F4, що підтвержено результатами рентгенофазового аналізу. Найвищі значення електропровідності серед цих фторидпровідних фаз має твердий розчин Ba0,8Sn1,2F4. На основі Ba0,9Sn1,1F4 синтезовано тверді розчини Ba0,9-xLaxSn1,1F4+x з вмістом лантану до 0,12 мол. част. Найвищу електропровідність серед цих матеріалів показав зразок Ba0,78La0,12Sn1,10F4, що перевищує провідність вихідної фази у 6,3 рази при високій температурі та на кілька порядків при кімнатній. Включення лантану значно покращує електродні властивості, що робить ці електроліти перспективними для застосування в сучасних електрохімічних пристроях.

The master's thesis focuses on studying the structure and electrical properties of solid nonstoichiometric fluorides based on barium, tin, and lanthanum fluorides, which hold promise for use in electrochemical devices, including high-capacity power sources. The primary objective was to determine the effect of La3+ ions on the structural and conductive properties of the (BaF2)1-х–(SnF2)1+х system. In the course of the work, the methods of synthesis were developed and the structure and electrical conductivity of the synthesized non-stoichiometric phases (BaF2)1-x-(SnF2)1+x and 0.9Ba1-xLaxF2+x - 1.1SnF2. The synthesis of solid solutions was carried out by the solid-phase method. The structure of the obtained materials was studied by X-ray diffraction analysis, and the electrical conductivity was measured by the alternating current bridge method. As a result, solid solutions of Ba0.9Sn1.1F4, Ba0.86Sn1.14F4, and Ba0.8Sn1.2F4 were successfully synthesized, which was confirmed by the results of XRD analysis. The highest electrical conductivity values among these fluoride-conducting phases are observed in the Ba0.8Sn1.2F4 solid solution. On the basis of Ba0.9Sn1.1F4, solid solutions of Ba0.9-xLaxSn1.1F4+x with a lanthanum content of up to 0.12 mol. The highest electrical conductivity among these materials was shown by the sample Ba0.78La0.12Sn1.10F4, which exceeds the conductivity of the initial phase by 6.3 times at high temperature and by several orders of magnitude at room temperature. The inclusion of lanthanum significantly improves the electrode properties, making these electrolytes promising for use in modern electrochemical devices.