Везде

RAS Chemistry & Material ScienceЖурнал неорганической химии Russian Journal of Inorganic Chemistry

  • ISSN (Print) 0044-457X
  • ISSN (Online) 3034-560X

A COMPARATIVE ANALYSIS OF IONIC CONDUCTIVITY OF THREE SOLID PHASES IN THE SYSTEM CaF-HoF

You can
PII
S3034560X25050033-1
DOI
10.7868/S3034560X25050033
Publication type
Article
Status
Published
Authors
N. I. Sorokin
  • Affiliation: Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre “Kurchatov Institute”
Volume/ Edition
Volume 70 / Issue number 5
Pages
643-651
Abstract
A comparative analysis of ion transfer mechanisms for crystals of three phases with the structures of fluorite (F-phase, CaF and solid solution CaHoF), tysonite (T-phase, solid solution HoCaF) and orthorhombic modification b-YF (R-phase, HoF) in the condensed system CaF - HoF was carried out. Based on the fundamental data on ionic conductivity s(T), obtained using single-crystal samples in experiments, the dependences "ionic conductivity - composition" and "enthalpy of activation ion transfer - composition" are constructed. A comparison of the properties of the components of the system under study shows that the conductivity of the R-phase of HoF (s = 5 × 10 S/cm at 500 K) exceeds the conductivity of the F-phase of the stoichiometric composition CaF by 5 orders of magnitude. In the region of the F-phase of non-stoichiometric composition CaHoF (0 < x ≤ 0.35) the interstitial mechanism of electrical conductivity is realized. With increasing concentration of HoF the values s increase, reaching 4 × 10 S/cm at x = 0.35. The conductivity of the non-stoichiometric T-phase HoCaF (y = 1-x, x = 0.77) s = 2 × 10 S/cm exceeds the electrical conductivity of the crystals of the F-phase CaHoF and R-phase HoF by 5 and 40 times, respectively. The reasons for the rapid anionic transfer in the non-stoichiometric T-phase are the vacancy mechanism of electrical conductivity and the wide heterovalent isomorphism of cations.
Keywords
фторид кальция фторид гольмия твердые растворы гетеровалентный изоморфизм структура флюорита структура тисонита ионная проводимость
Date of publication
15.05.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
54

References

  1. 1. Гулина Л.Б., Толстой В.П., Мурин И.В. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 3. С. 272. https://doi.org/10.31857/S0044457X24030027
  2. 2. Сорокин Н.И., Ивановская Н.А., Бучинская И.И. // Неорган. материалы. 2024. Т. 60. № 1. С. 79. https://doi.org/10.31857/S0002337X24010108
  3. 3. Сорокин Н.И., Архарова Н.А., Каримов Д.Н. // Кристаллография. 2024. Т. 69. № 4. С. 676. https://doi.org/10.31857/S0023476124040145
  4. 4. Takami T., Pattanathummasid C., Kutana N., Asahi R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2023. V. 35. P. 293002. https://doi.org/10.1088/1361-648/accb32
  5. 5. Бучинская И.И., Сорокин Н.И. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 7. С. 877. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600044
  6. 6. Александров А.А., Брагина А.Г., Сорокин Н.И. и др. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 3. С. 303. https://doi.org/10.31857/S0002337X23030016
  7. 7. Sobolev B.P., Sorokin N.I., Bolotina N.B. // Photonic & Electronic Properties of Fluoride Materials / Eds. Tressaud A., Poeppelmeier K., Amsterdam: Elsevier, 2016. P. 465.
  8. 8. Reddy M.A., Fichtner M. // ibid., P. 449.
  9. 9. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. Barcelona: Moscow Institute of Crystallography and Institut d'Estudis Catalans, 2000-2001. 980 p.
  10. 10. Zhang M., Cao X., Hao Y. et al. // Energy Reviews. 2024. V. 2. P. 100083. https://doi.org/10.1016/j.enrev.2024.100083
  11. 11. Kawahara K., Ishikawa R., Sasano S. et al. // J. Electrochem. Soc. 2024. V. 171. № 11. P. 110508. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ad8d10
  12. 12. Yamada T., Kanda K., Yanagida Y. et al. // Electroanalysis. 2022. V. 35. № 4. P. 1. https://doi.org/10.1002/elan.202200103
  13. 13. Xiao A.W., Galatolo G., Pasta M. // Joule. 2021. V. 5. P. 2823. https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.09.016
  14. 14. Karkera G., Anji Reddy M., Fichtner M. // J. Power Sources. 2021. V. 481. P. 228877. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228877
  15. 15. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2007. Т. 52. № 5. С. 870.
  16. 16. Fergus J.W. // Sens. Actuators. 1997. V. 42. P.119.
  17. 17. Frant M.S., Ross J.W. // Science. 1966. V. 154. P. 1553.
  18. 18. Соболев Б.П., Сорокин Н.И. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 891. https://doi.org/10.7868/S0023476114060277
  19. 19. Reau J.-M., Hagenmuller P. // Rev. Inorg. Chem. 1999. V. 19. № 1-2. P. 45.
  20. 20. Болотина Н.Б., Черная Т.С., Верин И.А. и др. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 1. С. 35. https://doi.org/10.7868/S0023476115010063
  21. 21. Болотина Н.Б., Калюканов А.И., Черная Т.С. и др. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 4. С. 574. https://doi.org/10.7868/S0023476113040073
  22. 22. Курнаков Н.С. Введение в химико-физический анализ. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 420 с.
  23. 23. Sobolev B.P., Fedorov P.P., Seiranian K.B., Tkachenko N.L. // J. Solid State Chem. 1976. V. 17. № 2. P. 201.
  24. 24. O’Keeffe M. // Science. 1973. V. 180. P. 1276.
  25. 25. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // Электрохимия. 2002. Т. 38. № 5. С. 585.
  26. 26. Сорокин Н.И., Сульянова Е.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 3. С. 452. https://doi.org/10.7868/S0023476116030279
  27. 27. Sobolev B.P., Fedorov P.P. // J. Less-Common Met. 1978. V. 60. № 1. P. 33.
  28. 28. Федоров П.П., Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 9. С. 1179. https://doi.org/10.7868/S0044457X17090069
  29. 29. Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 3. С. 490.
  30. 30. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2008. Т. 50. № 3. С. 402.
  31. 31. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Электрохимия. 2007. Т. 43. № 4. С. 420.
  32. 32. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // Физика тверд. тела. 2002. Т. 44. № 2. С. 272.
  33. 33. Sorokin N.I., Breiter M.W. // Solid State Ionics. 1999. V. 116. P. 157.
  34. 34. Сорокин Н.И., Фоминых М.В., Кривандина Е.А. и др. // Физика тверд. тела. 1999. Т. 41. № 4. С. 638.
  35. 35. Ivanov-Shits A.K., Sorokin N.I., Fedorov P.P., Sobolev B.P. // Solid State Ionics. 1990. V. 37. № 1-2. P. 125.
  36. 36. Сорокин Н.И., Бучинская И.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1995. Т. 40. № 6. С. 1039.
  37. 37. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 4. С. 624.
  38. 38. Motohashi K., Nakamura T., Kimura Y. et al. // Solid State Ionics. 2019. V. 338. P. 113. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.05.023
  39. 39. Chable J., Martin A.G., Bourdin A. et al. // J. Alloys Compd. 2017. V. 692. P. 980. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.09.135
  40. 40. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2016. Т. 61. № 2. С. 468. https://doi.org/10.7868/S0023476116020296
  41. 41. Greis O., Cader M.S.R. // Thermochim. Acta. 1985. V. 87. P. 145.
  42. 42. Сорокин Н.И., Каримов Д.Н., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 4. С. 596. https://doi.org/10.1134/S0023476119040222
  43. 43. Сорокин Н.И., Голубев А.М., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 275. https://doi.org/10.7868/S0023476114010159
  44. 44. Wapenaar K.E.D., van Koesveld J.L., Schoonman J. // Solid State Ionics. 1981. V. 2. P. 145.
  45. 45. den Hartog H.W., Langevoort J.C. // Phys. Rev. B. 1981. V. 24. P. 3547.
  46. 46. Sulyanova E.A., Sobolev B.P. // CrystEngComm. 2022. V. 24. P. 3762. https://doi.org/10.1039/D2CE00280A
  47. 47. Fedorov P.P. // Bull. Soc. Cat. Cien. 1991. V. 12. № 2. P. 349.
  48. 48. Reau J.M., Hagenmuller P. // Appl. Phys. A. 1989. V. 49. P. 3.
  49. 49. Мурадян Л.А., Максимов Б.А., Симонов В.И. // Коорд. химия. 1986. Т. 12. № 10. С. 1398.
  50. 50. Bendall P.J., Catlow C.R.A., Corish J., Jacobs P.W.M. // J. Solid State Chem. 1984. V. 51. P. 159.
  51. 51. Bevan D.J., Greis O., Strahle J. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1980. V. 36. P. 889.
  52. 52. Cheetham A.K., Fender B.E.F., Cooper M.J. // J. Phys. C. 1971. V. 4. P. 3107.
  53. 53. Сорокин Н.И. // Кристаллография. 1990. Т. 35. № 3. С. 793.
  54. 54. Сорокин Н.И. // Кристаллография. 1991. Т. 36. № 6. С. 1468.
  55. 55. Голубев А.М., Симонов В.И. // Кристаллография. 1986. Т. 31. № 3. С. 478.
  56. 56. Сульянова Е.А., Каримов Д.Н., Сульянов С.Н., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 1. С. 19. https://doi.org/10.7868/S0023476114010172
  57. 57. Сульянова Е.А., Верин И.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 1. С. 79.
  58. 58. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751.
  59. 59. Григорьева Н.Б., Отрощенко Л.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 4. С. 644.
  60. 60. Александров В.Б., Гарашина Л.С. // Докл. АН СССР. 1969. Т. 189. № 2. С. 307.
  61. 61. Журова Е.А., Максимов Б.А., Симонов В.И., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 3. С. 438.
  62. 62. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Отрощенко Л.П. и др. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 4. С. 601.
  63. 63. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 2000. Т. 45. № 5. С. 788.
  64. 64. Григорьева Н.Б., Максимов Б.А., Отрощенко Л.П. и др. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 3. С. 414.
  65. 65. Григорьева Н.Б., Отрощенко Л.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1996. Т. 41. № 1. С. 60.
  66. 66. Губаль Н.А., Сульянова Е.А., Каримов Д.Н. и др. // Тез. докл. РСНЭ-НБИК. 2011. 14-18 ноября. 2011. Москва. С. 295.
  67. 67. Hoffmann M., Hull S., McIntyre G.J. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1997. V. 9. № 4. P. 845.
  68. 68. Отрощенко Л.П., Александров В.Б., Быданов Н.Н. и др. // Кристаллография. 1988. Т. 33. № 3. С. 764.
  69. 69. Laval J.P., Mikou A., Frit B., Roult G. // Solid State Ionics. 1988. V. 28-30. P. 1300.
  70. 70. Catlow C.R.A., Chadwick A.V., Corish J. // Radiat. Eff. 1983. V. 75. P. 61.
  71. 71. Catlow C.R.A., Chadwick A.V., Greaves G.N., Moroney C.M. // Nature. 1984. V. 312. P. 601.
  72. 72. Laval J.P., Abaouz A., Frit B., Le Bail A. // J. Solid State Chem. 1990. V. 85. P. 133.
  73. 73. Дудка А.П., Соболев Б.П., Симонов В.И. // Кристаллография. 2013. Т. 58. № 6. С. 822. https://doi.org/10.7868/S0023476113060088
  74. 74. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2019. Т. 61. № 1. С. 53. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.01.46893.181
  75. 75. Соболев Б.П., Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 4. С. 609. https://doi.org/10.7868/S0023476114040195
  76. 76. Дудка А.П., Лошманов А.А., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1998. Т. 43. № 4. С. 605.
  77. 77. Отрощенко Л.П., Александров Б.П., Максимов Б.А. и др. // Кристаллография. 1985. Т. 30. № 4. С. 658.
  78. 78. Болотина Н.Б., Черная Т.С., Калюканов А.И. и др. // Кристаллография. 2015. Т. 60. № 3. С. 391. https://doi.org/10.7868/S0023476115030054
  79. 79. Sinitsyn V.V., Lips O., Glumov O. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2003. V. 64. P. 1201. https://doi.org/10.1016/S0022-3697 (03)00050-7
  80. 80. Привалов А.Ф., Мурин И.В. // Физика тверд. тела. 1999. Т. 41. № 9. С. 1616.
  81. 81. Изосимова М.Г., Лившиц А.И., Бузник В.М. и др. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1987. Т. 23. С. 2056.
  82. 82. Сорокин Н.И., Соболев Б.П. // Физика тверд. тела. 2019. Т. 61. № 11. С. 2064. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.11.48409.368
  83. 83. Иванов-Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела / Т. 2. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2010.
  84. 84. Гарашина Л.С., Соболев Б.П., Александров В.Б. и др. // Кристаллография. 1980. Т. 25. № 2. С. 294.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library