Мобильный кислород в слоистых никелатах перовскитного типа

Abstract

The influence of the different types of oxygen on the structure and electrical conductivity of the perovskite-type nickelates were investigated. The nickelates La2NiO4+δ, La0,6Sr1,4NiO4–δ, Sr3Al0,75Ni1,25O7–δ were synthesised using the solidstate reaction route. Phase composition was determined by X-ray powder diffraction analysis. The iodometric titration technique was used to specify the oxygen content of the powders. Oxygen desorption and absorption, including oxygen index variation, were investigated by oxygen solid electrolyte coulometry (OSEC). Electroconductive properties of samples were studied by a standard DC four-point method. Utilizing OSEC technique, three mobile and one regular type of oxygen were observed in the perovskite layered nickelates with P/RS and 2P/RS structure. These four types of mobile oxygen differ in the binding energy to the crystal lattice and crystallographic positions. The desorption-sorption processes of various types of mobile oxygen have different effects on the thermal expansion of crystal lattice parameters. The regular oxygen, occupying the apex of octahedron, affects the lattice parameters most prominently. This type of oxygen changes the character of the temperature dependence of specific resistivity sufficiently. Interstitial oxygen does not yield such anomalies. Проведено исследование влияния различных видов мобильного кислорода на структуру и электропроводящие свойства никелатов перовскитного типа. Методом твердофазного синтеза получены никелаты La2NiO4+δ, La0,6Sr1,4NiO4–δ, Sr3Al0,75Ni1,25O7–δ. Фазовый состав определяли методом РФА. Кислородосодержание образцов уточняли йодометрическим методом. Процессы сорбции–десорбции кислорода изучали методом твердотельной кислородной кулонометрии. Электропроводящие свойства исследовали на постоянном токе четырехзондовым методом. При помощи кулонометрического метода найдено три вида междоузельного мобильного кислорода и один узловой в слоистых никелатах перовскитного типа со структурами P/RS и 2P/RS. Эти четыре вида мобильного кислорода различаются энергией связи с кристаллической решеткой и кристаллографическими позициями. Протекающие процессы десорбции–сорбции различных видов мобильного кислорода оказывают разное влияние на термическое расширение параметров кристаллической ячейки. Наибольшие отклонения вызывает узловой мобильный кислород, находящийся в вершинах кислородных октаэдров. Данный кислород существенно меняет вид кривых температурной зависимости удельного сопротивления. Междоузельный мобильный кислород таких аномалий не вызывает.