Catalytic behaviours and electrical conduction changes in BaCeO3 ceramics synthesized by sol-gel method

• Autorzy: Madjid A. , Lopez F. W. B. , De Souza C. P. , Kopia A. , Bahcine B. , Gavarrii J. R.

Warianty tytułu

PL

Własności katalityczne i zmiany przewodnictwa ceramiki BaCeO3 otrzymanej metodą zol-żel

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Barium cerate BaCeO3 is synthesized by a sol-gel method using EDTA and citrate solutions. The polycrystalline samples are characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The catalytic properties of these powdered materials in presence of air-carbon monoxide gas flows are studied by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR): the conversion rate of CO into CO2 is analyzed as a function of temperature and reaction time. The catalytic activity has been determined from the CO2 FTIR absorption band intensities. This activity reaches a maximum value at 400°C. The electrical properties are studied using electrical impedance spectroscopy in the temperature range from 300°C to 950°C. The Nyquist representations are semicircles, characteristic of electron and ionic conduction. A series of electrical transitions are observed from 300°C to 950°C. They are in good agreement with structural transitions.

PL

Związek BaCeO3 otrzymany został metodą zol-żel z wykorzystaniem kwasu EDTA i cytrynianów baru i ceru. Polikrystaliczne próbki poddano badaniom za pomocą dyfrakcyjnej rentgenowskiej analizy fazowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Badania katalityczne przeprowadzono w mieszaninie gazów powietrze-tlenek węgla za pomocą spektroskopii w podczerwieni w transformacji Fouriera. Utlenianie CO do CO2 analizowano w funkcji temperatury i czasu. Aktywność katalityczna była określana z pomiaru intensywności piku absorpcji CO2. Najwyższą aktywność katalityczną wykazywał BaCeO3 w temperaturze 400°C. Pomiary własności elektrycznych przeprowadzono za pomocą spektrometrii impedancji elektrycznej w zakresie temperatury T = 300÷950°C. Krzywa Nyquista ma kształt półokręgu, co jest charakterystyczne dla przewodnictwa elektronowego i jonowego. Przejścia elektryczne obserwowane w zakresie temperatury T = 300÷950°C pokrywają się ze zmianami strukturalnymi.

Słowa kluczowe

EN

barium cerate BaCeO3; sol-gel method; catalytic properties; electrical conduction

PL

BaCeO3; metoda zol-żel; własności katalityczne; przewodnictwo elektryczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 517--520
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Madjid A.

autor

Lopez F. W. B.

autor

De Souza C. P.

autor

Kopia A.

autor

Bahcine B.

autor

Gavarrii J. R.

• Institut Materiaux Microelectronique and Nanosciences de Provence, Universite du SUD Toulon-Var, France,

Bibliografia

• [1] Chiang P. H., Eng D., Stoukides M.: Electrocatalytic nonoxidative dimerization of methane over Ag electrodes. Solid Stat Ionics 61 (1993) 99-103.
• [2] Uchida H., Kumura H., Iwahara H.: Limiting current in a high-temperature hydrogen pump with a SrCeO3-based proton conductor. J. Appl. Electrochem. 20 (1990) 390-394.
• [3] Bonanos N., Knight K. S., Ellis B.: Perovskite solid electrolytes: Structure, transport properties and fuel cell applications. Solid State Ionics 79 (1995) 161-170.
• [4] Ouzaouit K., Benlhachemi A., Benyaich H., Aneflous L., Marrouche A., Gavarri J. R., Musso J. A.: The influence of synthesis way and dopant on the crystallites size of ceria. J. Phys. IV. France 123 (2005) 125-130.
• [5] Munch W., Kreur K. D., Seifert G., Maier J.: Proton diffusion in perovskites: comparison between BaCeO3, BaZrO3, SrTiO3, and CaTiO3 using quantum molecular dynamics. Solid. Stat Ionics 136 (2000) 183-189.
• [6] Meng G. Y,. Ma Q. L, Peng R. R., Liu X. Q.: Ceramic membrane fuel cells based on solid proton electrolytes. Solid Stat Ionics 178 (2007) 697-703.
• [7] Ruiquiang Y., Qingfeng W., Guihua C., Weiya H., Kui X.: A stable Ba- CeO3 based proton conductor for solid oxide fuel cells. Ionics 15 (2009) 749-752.
• [8] Fujishima A., Honda K.: Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. Nature 238 (1972) 37-38.
• [9] Kato H., Kobayashi H., Kudo A.: Role of Ag+ in the Band Structures and Photocatalytic Properties of AgMO3 (M: Ta and Nb) with the Perovskite Structure. J. Phys. Chem. B 106 (2002) 12441-12447.
• [10] Zou Z., Ye J., Sayama K.: Direct splitting of water under visible light irradiation with an oxide semiconductor photocatalyst. Nature 414 (2001) 625-628.
• [11] Osman N., Talib I. A., Hamid H. A.: Properties of sol gel prepared BaCeO3 solid electrolyte using acetate precursors. Ionics 15 (2009) 203-208.
• [12] Scherban T., Lee W. K.,. Nowick A. S.: Bulk protonic conduction in Yb-doped SrCeO3 and BaCeO3. Solid State Ionics 28-30 (1988) 585-588.
• [13] Azad A. K., Irvine J. T. S.: High density and low temperature sintered proton conductor BaCe0.5Zr0.35Sc0.1Zn0.05O3–δ. Solid State Ionics 179 (2008) 678-682.
• [14] Goretta K. C., Park E. T., Guan J., Balachandran U., Dorris S. E., Routbort J. L.: Diffusional creep of BaCe0.8Y0.2O3−α mixed conductors. Solid State Ionics 111(1998) 295-299.
• [15] Zheng M., Zhu B.: Proton conductivity in Yb-doped strontium cerates. Solid State Ionics 80 (1995) 59-65
• [16] Ouzaouit K., Benlhachemi A., Benyaich H., Dallas J. P., Villain S., Musso J. A., Gavarri J. R.: Electrical conductivity of BaCeO3 synthesized by new sol-gel method. J. Condensed Matter 7 (2006) 94-97.
• [17] Gao J., Hou Z., Guo J., Zhu Y., Zheng X.: Catalytic conversion of methane and CO2 to synthesis gas over a La2O3-modified SiO2 supported Ni catalyst in fluidized-bed reactor. Catalysis Today 131 (2008) 278-284.
• [18] Santos A. G. Fontes V. A., Oliviera F. Sousa J. F. Souza C. P.: Synthesis and characterization of dense ceramic membranes for methan conversion. CHISA 2006 in press.
• [19] Nowakowski P., Villain S., Kopia A., Suliga I., Gavarri J. R.: Catalytic conversion of air-methane flow by nanostructured ruthenium dioxide: FTIR spectroscopy and modeling. Appl. Surf. Science 254 (2008) 5675- 5682.
• [20] Over H., Muhler M.: Catalytic CO oxidation over ruthenium bridging the pressure gap. Progrees surf. Sci. 72 (2003) 3-17.
• [21] Martinelli M., Carotta C.: Thick-film gas sensors. Sensors and Actuators B 23 (1995) 157- 161.
• [22] Lin H. L., Chiang R. K., Kuo Ch. L., Chang Ch. W.: Synthesis of BaCeO3 powders by a fast aqueous citrate–nitrate process. Journal of Non-Crystalline Solids 353 (2007) 1188-1194.
• [23] Genet F., Loridant S., Ritter C., Lucazeau G.: Phase transitions in BaCeO3: neutron diffraction and Raman studies. Journal of Physics and Chemistry of Solids 60 (1999) 2009-2021.