Transport properties in calcium-doped cobalt oxide

• Autorzy: Cieniek Ł. , Kusiński J. , Baldinozzi G. , Petot C. , Petot-Ervas G.

Warianty tytułu

PL

Własności przewodzące w domieszkowanym wapniem tlenku kobaltu

• 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

In this work, experimental data on electrical conductivity, Seebeck's effect and diffusion, of (Co,Ca)0 single crystals (0.26, 0.84, 2 and 4.43 mol % CaO), are discussed. For oxygen partial pressures higher than 10"3 atm, we have found a values close to those obtained for the undoped oxide. Furthermore, TLM and TEM examinations, coupled to EDS and EELS analyses, revealed the presence of Co304 precipitates, whose density increases with the amount of Ca. For p0 <10" atm, we have found electrical conductivity values lower than those obtained for pure CoO and an extrinsic behavior when the temperature decreases what can be explained by the presence of 4:1 clusters in defect's structure. We have also found that the presence of Ca leads to an increase of the chemical diffusion coefficient. Moreover, kinetic demixing experiments done under an electrical field have allowed us to show an enrichment of Ca content near the cathode. This unexpected result (DCa>DCo) obtained during experiment, indicates that correlation effects between Co and Ca cations, play a decisive role in diffusion processes in (Co,Ca)0.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzono analizę wyników badań eksperymentalnych przewodności elektrycznej, efektu Seebeck'a i dyfuzji, uzyskanych dla monokryształów (Co,Ca)0 (0.26, 0.84,21 4.43 mol % CaO), w oparciu o obserwacje mikroskopowe. Dla ciśnienia cząstkowego tlenu powyżej 10 -3 atm otrzymane wyniki ? są zbliżone do tych uzyskanych dla czystego CoO. Obserwacje mikroskopowe (TLM i TEM), połączone analizą EDS i EELS ujawniły obecność w strukturze tlenków wydzieleń Co304, która ilość wzrasta wraz ze wzrostem stężenia Ca. Dla po2<10-3 atm zaobserwowano wyraźny spadek przewodności elektrycznej w stosunku do czystego CoO, oraz ustalenie się wartości a ze spadkiem temperatury, co tłumaczyć można obecnością klastrów 4:1 w strukturze defektów. Stwierdzono również, że obecność Ca powoduje wzrost współczynnika dyfuzji chemicznej Przeprowadzony eksperyment wymiany kinetycznej w polu elektrycznym pozwolił na ujawnienie zwiększonej koncentracji domieszki Ca po stronie katody. Zaskakujący wynik uzyskany na drodze eksperymentu (DCa>DCo), wskazuje na istotny wpływ wzajemnych oddziaływań pomiędzy kationami Co i Ca, na procesy dyfuzyjne tlenków (Co,Ca)0.

Słowa kluczowe

PL

przewodność elektryczna; tlenek kobaltu; efekt Seebecka; dyfuzja; wapń

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 242--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Cieniek Ł.

autor

Kusiński J.

autor

Baldinozzi G.

autor

Petot C.

autor

Petot-Ervas G.

• AGH-University of Science and Technology, Cracow

Bibliografia

• [1] Petot-Ervas G., Petot C, Gesmundo F., Clauss C, J. Phys. Chem. Solids, 51, 1 (1990),
• [2] Petot-Ervas G, Ochin P., Sossa B., Solid State Ionics, 277 (1984),
• [3] Gesmundo F., Viani F., Petot-Ervas G, Petot C, Buscaglia V., Adv. Ceram., 23, 83 (1987),
• [4] Tomlinson S. M, Catlow C. R. A., Harding J. H., Transport in Nonstoichiometric Compounds (Edited by Simkowitch G, Stubican V.), p. 539, Series B, Plenum Press, New York (1985),
• [5] Catlow C. R. A., Nonstoichiometric Oxides (Edited by Sorensen T. O.), p. 61, Academic Press (1981),
• [6] Catlow C. R. A., Stoneham A. M, J. Am. Ceram. Soc, 64, 234 (1981),
• [7] Kusiński J., Petot-Ervas G, Petot C, Jouffrey B., Schattschneider P., Mater. Chem. Phys., 81 (2003), 308-311,
• [8] Kusiński J., Cieniek Ł., Petot-Ervas G, Petot C, Wpływ domieszkowania wapniem na strukturę i własności elektryczne tlenku kobaltu, Hutnik. Wiadomości Hutnicze. R. 70 nr 4 (2003), 182-189,
• [9] Kusiński J.,Cieniek Ł., Petot-Ervas G, Petot C, Baldinozzi G, Influence of Ca content and oxygen partial pressure on microstructural evolution of (Co,Ca)O at elevated temperature, EMC 2004, 13th European Microscopy Congress , Antwerp, Belgium, August 22-27, 2004, proceedings. Vol. 2, Materials Sciences / ed. Van Tendeloo G, Belgian Society for Microscopy, (2004), 493-494,
• [10] Labidi M., Boussetta H, Monty C, Solid State Ionics, 104 (1997).