Сотрудники ФТИ – соавторы статьи в высокорейтинговом химическом журнале

В марте 2019 года на страницах научного журнала Inorganic Chemistry опубликована статья «Comparative Study of Electrical Conduction and Oxygen Diffusion in the Rhombohedral and Bixbyite Ln₆MoO₁₂ (Ln = Er, Tm, Yb) Polymorphs» (corresponding author Анна Шляхтина). Авторами работы является коллектив ученых, представляющих крупнейшие мировые научно-исследовательские центры: Институт химической физики имени Н.Н. Семёнова РАН, Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Институт проблем химической физики РАН, Australian Centre for Neutron Scattering, Australian Nuclear Science and Technology Organisation, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский государственный университет. В числе соавторов работы – сотрудники кафедры «Химия и химическая технология материалов» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. – д.х.н., профессор Владимир Гоффман и к.т.н., доцент Николай Горшков. 

Статья посвящена исследованию электропроводности и диффузионной подвижности кислорода в диапазоне температур 200-900 °C у полиморфных модификаций молибдатов тяжелых лантаноидов Ln₆MoO_12-Δ (Ln = Er, Tm, Yb; Δ = δ, δ1, δ2; δ1> δ2) со структурой биксбиита (Ia3̅) и ромбоэдрических (R3̅) фаз, принадлежащих к новому, ранее не исследованному классу потенциальных смешанных (ионно-электронных) проводников. В работе показано, что коэффициент самодиффузии кислорода в фазе биксбиита (Ia3̅) Yb₆MoO_12-δ, оцененный с помощью температурно-программированного гетерообмена с C¹⁸O₂, значительно выше, чем для ромбоэдрических низкотемпературных модификаций RI и RII у Ln₆MoO_12-Δ (Ln = Tm, Yb; Δ = δ1; δ1> δ2) оксидов. Согласно энергии активации общей проводимости на воздухе 0.99, 0.93 и 1.01 эВ, в биксбиитах Er₆MoO_12-δ, Tm₆MoO_12-δ и Yb₆MoO_12-δ, соответственно, преобладает ионная проводимость кислорода в диапазоне ~ 200-500 °C. Данные по исследованию диффузии кислорода для ромбоэдрических фаз RI и RII Ln₆MoO_12-Δ (Ln = Er, Tm, Yb; Δ = δ1, δ2) показывают, что кислород в этих фазах проявляет подвижность при гораздо более высоких температурах - выше 600-700 °C. Следовательно, ниже 600-700 °С, они имеют преимущественно электронную проводимость. Как показали исследования общей проводимости биксбиитов (Ia3̅) и ромбоэдрических фаз Ln₆MoO_12-δ (Ln = Er, Tm, Yb) и Ln₆MoO_12-Δ (Ln = Er, Tm, Yb; Δ = δ1, δ2) (R3̅) в сухом и влажном воздухе, вклад протонной проводимости существует только у биксбиитов Ln₆MoO_12-δ (Ln = Er, Tm, Yb) до 450-600 °C и падает с уменьшением ионного радиуса лантаноида. Полученные данные о подвижности кислорода и наличии протонного вклада в биксбиитах в интервале температур 300-600 °С позволяют однозначно утверждать, что биксбииты Ln₆MoO_12-δ (Ln = Er, Tm, Yb) являются смешанными электрон-протонными проводниками при этих температурах. 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 16-03-00143, 19-03-00358) и поддержана в рамках государственного задания для ИХФ РАН № 0082-2014-0011. Государственный регистрационный номер АААА-А17-111711600093-8. Исследования мобильности кислорода и поверхностной реактивности проведены в рамках финансирования Российским научным фондом (проект 16-13-00112). 

Научный журнал Inorganic Chemistry издается American Chemical Society (США). Издание включено в БД Скопус, импакт-фактор журнала равен 4.7. Основными предметными областями публикуемых статей являются неорганическая, физическая и теоретическая химия.