Oxide-Ion Conductivity Enhancement of Polycrystalline Lanthanum Silicate Oxyapatite Induced by BaO Doping and Grain Alignment
Oxide-Ion Conductivity Enhancement of Polycrystalline Lanthanum Silicate Oxyapatite Induced by BaO Doping and Grain Alignment
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BaO 掺杂和晶粒排列诱导多晶硅酸镧氧磷灰石的氧离子电导率增强
DOI：
10.1021/acs.cgd.6b00638
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发表时间：
2016
影响因子：
3.8
通讯作者：
and H. Yoshida
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
K. Fukuda;R. Watanabe;M. Oyabu;R. Hasegawa;T. Asaka;and H. Yoshida
采用反应扩散法制备了BaO掺杂硅酸镧磷灰石(LSO)c轴取向多晶。由La2SiO5/[BaO掺杂La2Si2O7+BaO掺杂LSO]/La2SiO5组成的夹心型三元扩散电偶在1873K下加热100h，机械抽提退火电偶内部的薄片多晶电解液，用光学显微镜、透射电子显微镜、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(X射线衍射仪)、拉曼光谱和阻抗谱对其进行表征。根据EPMA测定的阳离子数目和单晶X射线衍射仪精炼的结构数据，确定组成微晶的化学式为(La9.32Ba0.28)(Si5.87-0.13)O26，其中-表示硅位上的空位。BaO掺杂和晶粒取向技术的结合有效地提高了氧化物离子的电导率，当温度从723K上升到1023K时，电导率从2.17×10-2稳定增加到1.42×10-1S cm-1，电导激活能为0.48 eV。
We prepared thec-axis-oriented polycrystal of BaO-doped lanthanum silicate oxyapatite (LSO) by a reactive diffusion technique. The sandwich-type ternary diffusion couple, which was made up of La2SiO5/[BaO-doped La2Si2O7+ BaO-doped LSO]/La2SiO5, was heated at 1873 K for 100 h. The thin-plate polycrystalline electrolyte was mechanically extracted from the inner part of the annealed couple and characterized by optical microscopy, transmission electron microscopy, electron probe microanalysis (EPMA), X-ray diffractometry (XRD), Raman spectroscopy, and impedance spectroscopy. On the basis of the numbers of cations determined by EPMA and structural data refined by single-crystal XRD, the chemical formula of the constituent crystallites was determined to be (La9.32Ba0.28)(Si5.87□0.13)O26, where □ denotes a vacancy in the Si site. The combined use of BaO-doping and grain-alignment techniques effectively improved the oxide-ion conductivity, which steadily increased from 2.17 × 10–2to 1.42 × 10–1S cm–1as the temperature increased from 723 to 1023 K. The activation energy of conduction was 0.48 eV.
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