Investigation of high-temperature oxygen release from LA2NiO4+δ oxide in quasi-equilibrium mode

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A continuous phase diagram δ (pO2, T) of a nonstoichiometric oxide La2NiO4+δ with a layered perovskite-related Ruddlesden-Popper structure was obtained by the method of quasi-equilibrium oxygen release. The thermodynamic parameters are determined as functions of oxide nonstoichiometry δ. The calculation was carried out within the framework of the models of a localized electron and a free electron, which are used to describe the defect structure of ferrites and cobaltites, respectively. It is shown that the features of the phase diagram can be related to the density of electronic states near the Fermi level of electrons.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. S. Tropin

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: evg2306@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

M. P. Popov

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: popov@solid.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

R. D. Guskov

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: evg2306@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. P. Nemudry

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: evg2306@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Adler, S.B., Chen, X.Y., and Wilson, J.R., Mechanisms and rate laws for oxygen exchange on mixed-conducting oxide surfaces, J. Catal., 2007, vol. 245, p. 91.
  2. Lankhorst, M.H.R., Bouwmeester, H.J.M., and Vervweij, H., High-temperature coulometric titration of La 1-x Sr x CoO 3-δ , J. Solid State Chem., 1997, vol. 133, p. 555.
  3. Ananyev, M.V., Tropin, E.S., Eremin, V.A., Farlenkov, A.S., Smirnov, A.S., Kolchugin, A.A., Porotnikova, N.M., Khodimchuk, A.V., Berenov, A.V., and Kurumchin, E.Kh, Oxygen isotope exchange in La 2 NiO 4+δ , Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, vol. 18, p. 9102.
  4. Petrov, A.N., Kononchuk, O.F., Andreev, A.V., Cherepanov, V.A., and Kofstad, P., Crystal structure, electric and magnetic properties of La 1-x Sr x CoO 3 , J. Solid State Ionics, 1995, vol. 80, p. 189.
  5. Nakamura, T., Yashiro, K., Sato, K., and Mizusaki, J., Oxygen nonstoichiometry and defect equilibrium in La 2-x Sr x NiO 4+δ , J. Solid State Ionics, 2009, vol. 180, p. 348.
  6. Starkov, I., Bychkov, S., Matvienko, A., and Nemudry, A., A new technique from the research group of As featured in: Oxygen release technique as a method for the determination of “δ – p O 2 – T ” diagrams for MIEC oxides, Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, vol. 16, p. 5527.
  7. Chizhik, S.A., Bychkov, S.F., Popov, M.P., and Nemudry, A.P., Brønsted-Evans-Polanyi relationship in oxygen exchange of non-stoichiometric oxides with gas phase, Chem. Eng. J., 2019, vol. 371, p. 319.
  8. Chizhik, S.A., Bychkov, S.F., Voloshin, B.V., Popov, M.P., and Nemudry, A.P., The Brønsted –Evans –Polanyi relationship in oxygen exchange of fuel cell cathode material SrCo 0.9 Ta 0.1 O 3-δ with the gas phase, Phys. Chem. Chem. Phys., 2021, vol. 23, p. 1072.
  9. Chizhik, S.A., Kovalev, I.V., Popov, M.P., Bychkov, S.F., and Nemudry, A.P., Study of the isobaric and isostoichiometric kinetic parameters of oxygen exchange reaction of SrFe 0.98 Mo 0.02 O 3-δ MIEC perovskite, Chem. Eng. J., 2021, vol. 445, p. 136724.
  10. Lankhorst, M.H.R., Bouwmeester, H.J.M., and Vervweij, H., Chemical diffusion and oxygen exchange of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.6 Fe 0.4 O 3-δ , J. Ceram. Soc., 1997, vol. 80, p. 2175.
  11. Lankhorst, M.H.R. and Elshof, J.E., The Significance of Gas-Phase Mass Transport in Assessment of kchem and Dchem, J. Solid State Chem., 1997, vol. 130, p. 302.
  12. Bychkov, S.F., Sokolov, A.G., Popov, M.P., and Nemudry, A.P., Relation between oxygen stoichiometry and thermodynamic properties and electronic structure of nonstoiciometric perovskite La 0.6 Sr 0.4 CoO 3-δ , Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, vol. 18, p. 29543.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Setup for measuring oxygen exchange in SIEP oxides.

Download (162KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction pattern of a slowly air-cooled LNO sample.

Download (86KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Initial experimental data on oxygen evolution from LNO.

Download (86KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of pO2 on time for a temperature of 850°C at different helium flow rates (a) and its affine transformation (b).

Download (172KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Equilibrium phase diagram 4+δ – ln pO2 – T LNO (T = 600–850°C) in comparison with literature data [5].

Download (170KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. LNO isotherms at 600°C (a) and 850°C (b).

Download (164KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence of the parameter β on temperature.

Download (67KB)
Indexing metadata

Note

Публикуется по материалам IX Всероссийской конференции с международным участием “Топливные элементы и энергоустановки на их основе”, Черноголовка, 2022.


Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».