Transport properties of nanocrystalline gadolinium-doped ceria

• Autorzy: Baldinozzi G. , Dolle M. , Gosset D. , Surble S. , Kusiński J. , Petot C. , Petot-Ervas G.

Warianty tytułu

PL

Własności przewodzące nanokrystalicznego tlenku ceru domieszkowanego gadolinem

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Gd-doped ceria nanocrystalline powders (5, 7.5, 10 and 15 mol % GdĄ) having grain sizes smaller than 17 nm were prepared by the combustion technique. Polycrystalline samples were obtained by uniaxial hot pressing. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy. The final grain size, smaller than 100 nm, depends on the sintering conditions and on the amount of Gd. The transport properties of these polycrystalline specimens were studied by impedance spectroscopy. These results are compared to those obtained for microcrystalline samples and they show that the ionic conductivity of these materials goes through a maximum for a grain size in the range 300-500 nm. XPS analysis suggests that this behaviour is related to the segregation of Gd at the region near the grain surfaces, which is less pronounced when the grain size decreases.

PL

Nanokrystaliczne proszki tlenku ceru domieszkowanego Gd (5, 7.5, 10 i 15 mol % Gd203), o wielkościach krystalitów mniejszych niż 17 nm, wytworzono metodą syntezy. Polikrystaliczne próbki uzyskane w procesie jednoosiowego prasowania na gorąco poddano badaniom z wykorzystaniem technik dyfrakcji rentgenowskiej oraz obserwacji mikroskopowych TEM i SEM. Stwierdzono, iż końcowa wielkość ziarna, mniejsza niż 100 nm, uzależniona jest od warunków procesu spiekania oraz zawartości domieszki Gd. Własności przewodzące domieszkowanych tlenków określono z wykorzystaniem układu pomiarowego rejestrującego zmiany impedancji. Porównanie otrzymanych tą drogą wyników z wartościami uzyskanymi dla tlenków mikrokrystalicznych pozwoliło na stwierdzenie, iż maksymalne wartości przewodności jonowej uzyskuje się dla tlenków charakteryzujących się wielkością ziarna z zakresu 100-300 nm. Przeprowadzona analiza XPS sugeruje, że wynik taki jest skutkiem segregacji Gd (w okolicy powierzchni krystalitów), która jest mniej widoczna gdy maleje wielkość krystalitów.

Słowa kluczowe

PL

nanokrystaliczny tlenek ceru; dyfrakcja rentgenowska; obserwacja mikroskopowa TEM i SEM; analiza XPS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 233--235
• Opis fizyczny: Biobliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Baldinozzi G.

autor

Dolle M.

autor

Gosset D.

autor

Surble S.

autor

Kusiński J.

autor

Petot C.

autor

Petot-Ervas G.

• Ecole Centrale Paris (SPMS), 92295 Chatenay Malabry

Bibliografia

• [1] L.A. Chick, L.R. Pederson, G.D. Mopan, J.L. Bates, L.E. Thomas, G.J. Exarhos, J. Mater. Lett. 10, 6 (1990)
• [2] G. Petot-Ervas, C. Petot, J.M. Raulot, J. Kusinski, I. Sproule, M. Graham, “Role of the microstructure on the transport properties of Y-doped zirconia and Gd-doped ceria”, Ionics, 9, 195- 201 (2003)
• [3] A. Rizea, C. Petot, G. Petot-Ervas, M.J. Graham; G.I. Sproule, “Kinetic demixing and grain boundary conductivity of yttria-doped zirconia”, Ionics, 7, 72-84 (2001)
• [4] M. Aoki, Y.M. Chiang, I. Kosaki, L.J Lee, H. Tuller, Y. Liu, “Solute segregation and grain boundary impedance in high-purity stabilized zirconia”, J.Am.Cer.Soc, 79, 1169-1180 (1996)
• [5] D. Monceau, C. Petot, G. Petot-Ervas, J.W. Fraser, M.J. Graham, J.I. Sproule, J. Eur. Ceram. Soc. 15, 851-858 (1995)
• [6] A. Rizea, C. Petot, G. Petot-Ervas, M.Abrudeanu, M.J. Graham; G.I. Sproule, “Transport properties of yttrium-doped zirconia-Influence of kinetic demixing”, Sol.St.Ionics, 117, 3417-3424 (2007)