Defect chemistry and conductivity mechanisms in acceptor doped sodium-bismuth titanate (NBT)

受体掺杂钛酸铋钠 (NBT) 的缺陷化学和导电机制

基本信息

项目摘要

The ionic conductivity of the lead-free piezoelectric ceramic sodium-bismuth titanate (NBT) can be significantly enhanced by appropriate acceptor doping. With Mg-doping the ionic conductivity reaches values which are usually obtained for good solid electrolytes used in solid oxide fuel cells (SOFC). The defect chemical properties resulting in this high conductivity are not known so far. Knowledge about the defect chemistry would allow the evaluation whether NBT could be a new material for oxygen ion conductor applications. In this project, the defect chemistry and conductivity mechanisms of acceptor doped NBT will be investigated. Using a systematic approach combining conductivity and diffusion experiments with computer assisted modelling, the origin of the conductivity properties shall be identified. Particularly the high ionic conductivity will be the main focus of the project because it is of high scientific and technological importance.Temperature and oxygen partial pressure dependent impedance spectroscopy and permittivity measurements will allow us to identify the conductivity mechanisms and the contributing defects. 18O-tracer diffusion experiments investigated by Time-of-flight-(TOF)-SIMS will be of high importance for the investigation of the transport of oxygen and its contribution to the overall conductivity. Apart from polycrystalline material single crystals will also be examined to better distinguish between bulk and grain boundary contribution. Enthalpy of formation and migration of intrinsic defects (mainly O- and Bi-vacancies) will be determined with the help of electronic structure calculations on the basis of density functional theory. The association of these defects with dopants are calculated to predict activation energies for O-migration. Together with the experimentally obtained information a consistent picture of the defect chemistry and defect kinetics of NBT shall be revealed.
适当的受主掺杂可以显著提高无铅压电陶瓷钛酸铋钠(NBT)的离子电导率。通过Mg掺杂,离子电导率达到通常对于固体氧化物燃料电池(SOFC)中使用的良好固体电解质获得的值。导致这种高电导率的缺陷化学性质迄今尚不清楚。关于缺陷化学的知识将允许评估NBT是否可以是用于氧离子导体应用的新材料。在本计画中,将研究受主掺杂NBT的缺陷化学与导电机制。应采用将电导率和扩散实验与计算机辅助建模相结合的系统方法,确定电导率特性的来源。特别是高离子电导率将是该项目的主要焦点,因为它具有很高的科学和技术重要性。温度和氧分压相关的阻抗谱和介电常数测量将使我们能够识别导电机制和贡献缺陷。飞行时间-(TOF)-二次离子质谱(西姆斯)研究的18 O示踪剂扩散实验将是非常重要的氧气的运输及其对整体电导率的贡献的调查。除了多晶材料,还将检查单晶,以更好地区分体和晶界的贡献。本征缺陷(主要是O-和Bi-空位)的形成和迁移的焓将通过基于密度泛函理论的电子结构计算来确定。这些缺陷与掺杂剂的关联计算O-迁移的活化能预测。结合实验获得的信息,应揭示NBT的缺陷化学和缺陷动力学的一致图片。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phase transformations in the relaxor Na1/2Bi1/2TiO3 studied by means of density functional theory calculations
The fate of aluminium in (Na,Bi)TiO3-based ionic conductors
  • DOI:
    10.1039/d0ta03554h
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    P. Groszewicz;L. Koch;S. Steiner;A. Ayrikyan;K. Webber;T. Frömling;K. Albe;G. Buntkowsky
  • 通讯作者:
    P. Groszewicz;L. Koch;S. Steiner;A. Ayrikyan;K. Webber;T. Frömling;K. Albe;G. Buntkowsky
The effect of A site non-stoichiometry on 0.94(NayBix)TiO3-0.06BaTiO3
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2016.11.045
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    I. Seo;S. Steiner;T. Frömling
  • 通讯作者:
    I. Seo;S. Steiner;T. Frömling
Structural mechanism behind piezoelectric enhancement in off-stoichiometric Na0.5Bi0.5TiO3 based lead-free piezoceramics
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2018.11.015
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    A. Mishra;D. Khatua;Arnab De;B. Majumdar;T. Frömling;R. Ranjan
  • 通讯作者:
    A. Mishra;D. Khatua;Arnab De;B. Majumdar;T. Frömling;R. Ranjan
Optimizing the defect chemistry of Na1/2Bi1/2TiO3-based materials: paving the way for excellent high temperature capacitors
  • DOI:
    10.1039/c8tc01010b
  • 发表时间:
    2018-05-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Hoefling, Marion;Steiner, Sebastian;Froemling, Till
  • 通讯作者:
    Froemling, Till
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Karsten Albe其他文献

Professor Dr. Karsten Albe的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Karsten Albe', 18)}}的其他基金

Influence of defect chemistry on ferroelectric properties of KNN
缺陷化学对KNN铁电性能的影响
  • 批准号:
    419400593
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Modelling of electronic and structural strain effects in grain boundaries of semiconducting oxides
半导体氧化物晶界中电子和结构应变效应的建模
  • 批准号:
    317610723
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Interface phenomena in ionic systems: a surface science approach
离子系统中的界面现象:表面科学方法
  • 批准号:
    258032533
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Design of electrocaloric multilayer refrigerators via multi-scale modeling
通过多尺度建模设计电热多层制冷机
  • 批准号:
    226715796
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Nanoglasses - A way to enhanced mechanical properties of amorphous materials
纳米玻璃 - 增强非晶材料机械性能的一种方法
  • 批准号:
    224504410
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Nanocomposites as anode materials for lithium ion batteries: Synthesis, thermodynamic characterization and modeling of nanoparticular silicon dispersed in SiCN(O) and SiCO-based matrices
纳米复合材料作为锂离子电池负极材料:分散在 SiCN(O) 和 SiCO 基体中的纳米颗粒硅的合成、热力学表征和建模
  • 批准号:
    180022430
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Mechanische und kinetische Eigenschaften metallischer Gläser mit nanoskaligen Sekundärphasen
纳米级第二相金属玻璃的机械和动力学性能
  • 批准号:
    191763645
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Atomistische Modellierung des Einflusses von Legierungszusätzen auf die Korngrenzeigenschaften in Mo-Si-B und Co-Re Superlegierungen
合金添加剂对 Mo-Si-B 和 Co-Re 高温合金晶界性能影响的原子模型
  • 批准号:
    168842865
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
Microstructure and Stability of Metallic Nanoglasses
金属纳米玻璃的微观结构和稳定性
  • 批准号:
    30799144
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Modellierung, Computersimulation, Mechanismen der Verformung nanokristalliner Metalle
建模、计算机模拟、纳米晶金属变形机制
  • 批准号:
    28852262
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units

相似国自然基金

SCIENCE CHINA Chemistry
  • 批准号:
    21224001
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
接枝IKVAV多肽和NGF的水凝胶对神经干细胞分化影响及其机制的研究
  • 批准号:
    51103112
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
新型二茂铁基四咪唑类大环配体的合成、表征及其金属配合物在非均相C-C偶联反应中的应用研究
  • 批准号:
    21102132
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Science China Chemistry
  • 批准号:
    21024801
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
高温气化过程中煤灰矿物质演变规律的量子化学计算与实验研究
  • 批准号:
    50906055
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
运用Linkage Chemistry合成新型聚合物缀合物和刷形共聚物
  • 批准号:
    20974058
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    12.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于诱导ES细胞定向分化的化合物库构建和信号转导分子事件发现
  • 批准号:
    90813026
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
新型亲水作用色谱分离材料制备及其应用
  • 批准号:
    20775079
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
合成新的树枝状共轭大分子
  • 批准号:
    20674049
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
计算化学E-SCIENCE研究与示范应用
  • 批准号:
    90612016
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    160.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似海外基金

Is inhibiting pili electrical conductivity a new anti-virulence strategy?
抑制菌毛导电性是一种新的抗毒策略吗?
  • 批准号:
    10387218
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Non-invasive, Transgene-free, on-demand Pharmacological Modulation of Neural Activity
非侵入性、非转基因、按需药理调节神经活动
  • 批准号:
    9892391
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Non-invasive, Transgene-free, on-demand Pharmacological Modulation of Neural Activity
非侵入性、非转基因、按需药理调节神经活动
  • 批准号:
    10322083
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A simulation-based technology for stochastic modeling, sensitivity analysis and design optimization, aimed at development of next-generation micro-fluidic devices for biomedical applications.
一种用于随机建模、灵敏度分析和设计优化的模拟技术,旨在开发用于生物医学应用的下一代微流体设备。
  • 批准号:
    10323474
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Development of Gas-Responsive Porous Magnets via Host-Guest Charge Transfer
通过主客体电荷转移开发气体响应多孔磁体
  • 批准号:
    20K15294
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Non-invasive Excitation and Inhibition of Neural Activity via On-Demand Magnetothermal Drug Release
通过按需磁热药物释放对神经活动进行非侵入性激发和抑制
  • 批准号:
    10457349
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Non-invasive Excitation and Inhibition of Neural Activity via On-Demand Magnetothermal Drug Release
通过按需磁热药物释放对神经活动进行非侵入性激发和抑制
  • 批准号:
    10226216
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Defect Chemistry and Protonic Conductivity of Polymer-Templated Mesostructured Thin Film Oxide Ceramics and Nanocomposites
聚合物模板介孔结构薄膜氧化物陶瓷和纳米复合材料的缺陷化学和质子电导率
  • 批准号:
    360678694
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Nanowired human cardiac spheroids for heart repair
用于心脏修复的纳米线人类心脏球体
  • 批准号:
    9384348
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Controlling the Conductivity of Nanocrystal Solids through their Surface Chemistry
通过表面化学控制纳米晶体固体的电导率
  • 批准号:
    1610412
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了