Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. По глицерин-нитратной технологии было получено 27 образцов общего состава Y2-xBa3+xFe3-yCo2+yO15-d с различным содержанием иттрия и бария (-0.5≤х≤0.5, y=0 с шагом 0.1), а так же варьированием соотношения железа и кобальта (-1≤y≤0.5, с шагом 0.1, х=0). Было установлено, что для кобальтзамещенных составов оптимальными для синтеза являются следующие условия: Т=1373 К, lg(PО2/атм)= 0.21, для состава Y2Ba3Fe5O15-d: Т=1273 К и lg(PО2/атм)= -4. Исследование влияния температуры (298 – 1373 К) и парциального давления кислорода (lg(PО2/атм) = 0.21; -4.5) на устойчивость структуры показали, что с ростом температуры происходит монотонное увеличение параметра a, c и объема элементарной ячейки сложного оксида, вследствие возрастания энергии колебания атомов в решетке при увеличении температуры. При понижении парциального давления кислорода при 1173 К параметры и объем также возрастают. Кристаллическая структура не изменяется и во всех случаях хорошо описывается тетрагональной ячейкой (P4/mmm). 2. Методом рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии установлено, что образцы Y2Ba3Fe3-yCo2+yO15-d в интервале составов (y) -0.3≤y≤-0.2 обладают структурой «ap*ap*3ap», а при -0.1≤y≤0.1– «ap*ap*5ap», где ap – параметр идеального кубического перовскита. Методом Le Bail были рассчитаны параметры ячеек для всех однофазных образцов. Установлено, что при замещении ионов железа на кобальт, параметры элементарных ячеек уменьшаются, что связано с меньшим радиусом кобальта по сравнению железом (rFe3+=0.785 Å, rCo3+=0.75 Å, к.ч. = 6). При изучении фазового состава образцов, находящихся за пределами областей гомогенности, состава Y2-xBa3+xFe3-yCo2+yO15-d (-0.5≤y≤0.5, x=0 с шагом 0.1), установлено, что при -0.5≤y<-0.3 были получены с примесной фазой кобальт-замещенного феррита иттрия состава YFe1-aCoaO3-δ (0<a≤0.45), а при 0.2<y≤0.5 ‒ с примесной фазой кубического перовскита состава BaFe0.9-zY0.1CozO3-δ (0.0≤z≤0.15). Согласно результатам РФА установлено, что Y2Ba3Fe5O15-d получается только при пониженных значениях парциального давления кислорода. При lg(Po2/атм) = – 4 в равновесии с основной фазой присутствовало небольшое количество ферритов иттрия и бария YFeO3-δ и BaFeO3-δ, содержание которых не превышало 5%. При попытках синтеза Y2Ba3Fe5O15-d на воздухе образец представлял собой равновесную смесь трех фаз: YFeO3-δ, Y3Fe5O12, BaFe0.9Y0.1O3-δ. 3. Методом йодометрического титрования и методом прямого восстановления образца в токе водорода непосредственно в ТГ установке были рассчитаны абсолютные значения кислородной нестехиометрии. Установлено, что с увеличением содержания кобальта в образцах YBa2Fe3-nConO8+w (1.9≤n≤2.0) и Y2Ba3Fe3-yCo2+yO15-d (-0.1≤y≤0.1) значение кислородного индекса практически не изменяется, и представленная средняя степень окисления 3d-металлов, остается равной 2.89. 4. Результаты проекта были представлены на двух Всероссийских конференциях в очных и заочных выступлениях. Материалы исследования были опубликованы в РИНЦ. 1) Научная конференция грантодержателей РНФ «Современные тенденции в химии, биологии, медицине. От молекулы к лекарству» (Казань, 26-28 ноября 2018 г). а) Устный доклад: «Синтез и структура упорядоченных оксидов Y2Ba3Fe5-xCoxO13» Брюзгина А.В., Урусова А.С., Дьякова А.В., Черепанов В.А. http://iopc.ru/base/file/Book%20of%20Abstracts_RSF.pdf б) Стендовый доклад: «Синтез и аттестация новых упорядоченных структур состава Y2-xBa3+xFe3Co2O15-d» Урусова А.С., Брюзгина А.В., Дьякова А.В., Черепанов В.А. http://iopc.ru/base/file/Book%20of%20Abstracts_RSF.pdf 2) IV Всероссийская конференция «Химия и химическая технология: достижения и перспективы» (Кемерово, 27-28 ноября 2018 г). а) Заочное участие: «Синтез и структура сложных оксидов на основе феррита иттрия-бария при 1100 С на воздухе» Урусова А.С., Брюзгина А.В., Соломахина Е.Е., Черепанов В.А. https://elibrary.ru/item.asp?id=36438549 б) Заочное участие: «Получение новых упорядоченных структур Y2-xBa3+xFe5-xCoxO15-d» Урусова А.С., Брюзгина А.В., Дьякова А.В. https://elibrary.ru/item.asp?id=36438464 По результатам проекта также была принята к публикации статья в журнале Materials Letters (SCOPUS) Urusova A.S., Bryuzgina A.V., Mychinko M.Yu., Vizner A.S., Cherepanov V.A. Crystal structure, oxygen nonstoichiometry and thermal expansion of ordered Y2Ba3Fe3.1Co1.9O13+δ // Mater. Letters 2019. In Press, Accepted Manuscript https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.04.128

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1) Кислородную нестехиометрию (d) сложных оксидов Y2-xBa3+xFe3-yCo2+yO15-d (x=0; -0.3≤y≤0.1) изучили методом термогравиметрического анализа (ТГА) как функцию температуры (в интервале 298 – 1373 K) на воздухе. Установлено, что степень окисления железа и кобальта практически не меняется, и примерно составляет 2.9. Обмен кислородом между газовой фазой и исследованными образцами начинается на воздухе при температуре выше 600 K. На зависимостях для образцов с -0.1≤y≤0.1 и структурой соответственно «ap*ap*5ap», в интервале 1000-1200 K наблюдается излом, что подтверждает структурную модель, в которой предлагается, что избыток кислорода находится между слоями CoO2 и FeO2. Дальнейшее выделение кислорода с увеличением температуры приводит к образованию кислородных вакансий в других плоскостях. Это могут быть атомы кислорода из плоскостей (CoO2) или (FeO2) или даже изнутри кислородных центров двойных [YBaCo2O5] или тройных [YBa2Fe3O8] фрагментов структуры. 2) Измерения относительного увеличения размера образцов Y2-xBa3+xFe3-yCo2+yO15-d (x=0; -0.3≤y≤0.1) с ростом температуры провели на дилатометре DIL 402 C в температурном интервале 298 – 1373 К на воздухе со скоростью нагрева и охлаждения 5 K/мин. Монотонный характер зависимостей для всех исследуемых оксидов свидетельствует об отсутствии фазовых переходов. Величины КТР для исследованных составов разной сверхструктуры показали, что образец со структурой «ap*ap*3ap» имеет КТР незначительно больший (15.7*10-6 К-1), чем КТР упятиренных образцов (15.3*10-6 К-1). С увеличением температуры электропроводность оксидов Y2-xBa3+xFe3-yCo2+yO15-d (x=0;y= -0.2; -0.1; 0.1) в интервале 300–1200 K на воздухе монотонно возрастает и достигает своего максимального значения около 1200 K. С уменьшением парциального давления, величина электропроводности уменьшается для образца с y=-0.1. На изобарической зависимости коэффицента Зеебека при температуре 800 К наблюдается минимум. Наличие минимума на зависимости, по-видимому, связано с изменением соотношения носителей заряда различного типа (электронов и дырок). 3) Удельная мощность исследованной топливной ячейки Y2Ba3Fe3.1Co1.9O15-d /CDS/LSGM/Sr2Ni0.75Mg0.25MoO6 возрастает с температурой, значения пиковой мощности при 850°С составило 260 мВт/см2. 4) По результатам проведенного исследования были опубликованы статьи в журналах, входящих в базы Scopus, WOS Урусова А.С., Черепанов В.А., Брюзгина А.В., Мычинко М.Ю., Визнер А.С. (Urusova A. S.,Cherepanov V. A.,Bryuzgina A. V.,Mychinko M. Yu, Vizner A. S.) Crystal structure, oxygen nonstoichiometry and thermal expansion of ordered Y2Ba3Fe3.1Co1.9O13+d Materials Letters (2019 г.) Урусова А.С., Брюзгина А.В., Мычинко М.Ю., Дьякова А.В., Черепанов В.А. (Urusova A.S., Bryuzgina A.V., Mychinko M.Yu., Dyakova A.V., Cherepanov V.A.) Crystal Structure of the New Ordered Phases Based on Y2Ba3Fe3Co2O13 + δ Inorganic Materials (2020 г.) Результаты проекта были представлены на международной конференции и двух Всероссийских конференциях в очных выступлениях. а) Стендовый доклад на международной конференции 17th European Conference on Solid state Chemistry б) Стендовый доклад на всероссийской конференции ХVI Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» в) Стендовый доклад на III Всероссийской конференции с международным участием, посвященная 75-летию Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, «Горячие точки химии твердого тела: от новых идей к новым материалам»