СИНТЕЗ И АТТЕСТАЦИЯ Ba2MgMoO6 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 544.6.018.462.2-16

СИНТЕЗ И АТТЕСТАЦИЯ Ba2MgMoO6

Я.В. Храмцов1, А.С. Толкачева12, С.Н. Шкерин2, С.В. Плаксин2, В.А. Кочедыков2, Э.Г. Вовкотруб2

Уральский федеральный университет, Институт металлургии и материаловедения, Екатеринбург, Россия 2Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация

Синтезировано соединение Ba2MgMoO6 со структурой двойного перовскита на воздухе. Впервые исследована его структура методами колебательной спектроскопии.

Ключевые слова:

Ba2MgMoO6, перовскит, анодный материал, структура, колебательная спектроскопия.

SYNTHESIS AND ATTESTATION OF Ba2MgMoO6

Y.V. Khramtsov1, А.Э. Tolkacheva12, S.N. Shkerin2, S.V. Plaksin2, У.А. Kochedykov2, E.G. Vovkotrub2

1Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia

2Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia Abstract

The compound Ba2MgMoO6 with double perovskite structure has been obtained in air. Its structure has been investigated by vibration spectroscopy methods for the first time.

Keywords:

Ba2MgMoO6, perovskite, anode materials, structure, vibration spectroscopy.

Соединение Ba2MgMoO6 является представителем группы двойных перовскитов с общей формулой A2MMoO6 и

обладает кубической симметрией Fm 3m [1, 2]. Ba2MgMoO6 является перспективным материалом для применения в твердооксидных топливных элементах в качестве анодного материала, так как обладает повышенной устойчивостью к отравлению сероводородом по сравнению с Ni-керметным анодным материалом [2]. К настоящему моменту наблюдается недостаток информации об этом материале. Задачей представленной работы являлось синтезировать и исследовать структуру Ba2MgMoO6 как предварительный шаг большой исследовательской работы.

Соединение состава Ba2MgMoO6 синтезировали по твердофазной реакции из стехиометрической смеси BaCO3, MgCO3 и MoO3 при температуре 1200°С на воздухе:

2BacO3 + MgCO3 + MoO3 ^ Ba2MgMoO6 +3СО2.

Полученные образцы имели изумрудно-зеленый цвет.

Аттестация образцов проведена методами рентгеновской дифракции и колебательной спектроскопии. Фазовый состав образцов Ba2MgMoO6 определяли с помощью прибора Rigaku DMAX-2200/PC в CuKa-излучении.

Спектры комбинационного рассеяния (Raman) изучали с использованием микроскопа-

спектрометрометра Renishaw 1000 в зеленом (514.5 нм) излучении: мощность лазера 20 мВт, область используемых волновых чисел от 100 до 4000 см-1, время интегрирования 10 с. Инфракрасный спектр (ИК) был получен с помощью ИК-Фурье спектрометра Tensor 27 при использовании таблеток KBr. Спектральный диапазон волновых чисел 400-1000 см-1.

Согласно результатам рентгенофазового анализа, материал является однофазным (рис.1).

Рис. 1. Дифрактограмма полученного образца Ba2MgMoO6

496

Исследование структуры Ba2MgMoO6 методами колебательной спектроскопии проведено впервые. Обнаружены следующие активные колебания в области ИК: 857, 816 и 600 см"1 (рис.2), относящиеся к исследуемому соединению. Колебания частоты 1438 см"1 вызваны присутствием малых количеств не вступившего в реакцию остатков исходного карбоната. Колебания при частотах 3500 и около 1600 см-1 обусловлены условиями съемки спектра (влажностью воздуха).

Рис. 2. ИК-спектр полученного Ba2MgMoO6

В Raman-спектре (рис.3.) не наблюдается колебаний, вызнанных ОН"-группой, что позволяет предположить отсутствие сорбированной на поверхности образца воды. Наличие отдельностоящих высокоинтенсивных пиков позволяет описывать колебания группировок кристаллической решетки как колебания «свободных» тетраэдров MoO4 и связей щелочноземельных катионов с кислородом. Обработка полученных результатов продолжается.

Raman shift, ю-1

1----1---1----1----1----1----1----1----1----1---1

0 1000 2000 3000 4000

Raman shift, ю-1

Рис.3. Raman-спектр образца Ba2MgMoO6

Работа выполнена с использованием оборудования центра коллективного пользования «Состав вещества» ИВТЭ УрО РАН. Авторы благодарят Москаленко Н.И. за химический анализ, Панкратова А.А. за РЭМ анализ и Тютюнник А.П. за помощь в обсуждении полученных данных.

Литература

1. Structures of ordered tungsten- or molybdenum-containing quaternary perovskite oxides / E.D. Bradley,

D.B. Nicholas, R.J. Heather et al. // Journal of Solid State Chemistry. 2012. Vol. 185. P. 107-116.

2. A2MgMoO6 (A = Sr, Ba) for use as sulfur tolerant anodes / T.G. Howell, C.P. Kuhnell, T.L. Reitz et al. // Journal of Power Sources. 2013. Vol. 231. P. 279-284.

497

Сведения об авторах

Храмцов Ярослав Вячеславович,

Уральский федеральный университет, г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Толкачева Анна Сергеевна,

к.т.н., Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Шкерин Сергей Николаевич,

д.х.н., Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Плаксин Сергей Владимирович,

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Кочедыков Виктор Анатольевич,

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Вовкотруб Эмма Г авриловна,

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Khramtsov Yaroslav Vyacheslavovich,

Ural Federal University, Yekaterinburg, Russia, [email protected] Tolkacheva Anna Sergeevna,

PhD (Engineering), Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, [email protected] Shkerin Sergey Nikolaevich,

Dr.Sc. (Chemistry), Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, [email protected] Plaksin Sergey Vladinirovich,

Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia,

[email protected]

Kochedykov Victor Anatolevich,

Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia,

[email protected]

Vovkotrub Emma Gavrilovna,

Institute of High-Temperature Electrochemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia,

[email protected]

УДК 539.216.2

АНОДНОЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ ТАНТАЛА И НИОБИЯ

А.М. Шульга, А.Н. Кокатев, К.В. Степанова, Е.Я. Ханина, Н.М. Яковлева

Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Россия Аннотация

Работа посвящена получению нанопористых оксидных пленок на поверхности ниобия и тантала при анодировании в водных и безводных фтор- и нитратсодержащих электролитах. Были выявлены оптимальные условия анодирования, при которых вид кинетических зависимостей плотности тока и напряжения отвечают формированию регулярно-пористой оксидной пленки. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ) подтверждена пористая морфология анодно-оксидной пленки (АОП) с диаметрами до 40 нм для оксида ниобия и до 50 нм для оксида тантала. Показано, что сформированные в оптимальных условиях пористые АОП как на ниобии, так и тантале проявляют высокую коррозионную стойкость и антибактериальную активность. Ключевые слова:

анодирование, анодно-оксидные пленки, наноструктурированный, пористый, тантал, ниобий.

ANODIC SURFACE NANOSTRUCTURING OF TANTALUM AND NIOBIUM

A.M. Shulga, A.N. Kokatev, K.V. Stepanova, E.I. Khanina, N.M. Iakovleva

Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia Abstract

The study is dedicated to fabrication of nanoporous oxide films on niobium and tantalum samples by anodizing in aqueous and non-aqueous electrolytes with the addition of fluoride and nitrate. Optimum anodizing conditions have been developed.

498