Synthesis and properties of polycharge phases in the system La-Li-M-Co-O (M=Ca, Sr, Ba)

О.Г. Дзязько; С.А. Неділько; О.М, Заславський; В.А. Куліченко; І.В. Фесич; А.О. Болотнікова; Н.І. Сабадаш

doi:10.15330/pcss.23.3.435-442

Автор(и)

О.Г. Дзязько Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
С.А. Неділько Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
О.М, Заславський Український державний науково-дослідний інститут "Ресурс", Київ, Україна
В.А. Куліченко Київський національний університет будівництва та архітектури, Київ, Україна
І.В. Фесич Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
А.О. Болотнікова Національний медичний університет імені О.О. Богомольця, Київ, Україна
Н.І. Сабадаш Національний університет харчових технологій, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.435-442

Ключові слова:

LaCoO3, змішані оксиди, кобальтати лантану, перовскітоподібна структура, морфологія поверхні, FMR, спектри дифузного відбиття, кластер спінового скла

Анотація

Методом сумісного осадження компонентів синтезовано зразки La_1-3_xLi_xM₂_xCoO_3-_δ (M = Ca, Sr, Ba; 0≤x≤0,1) (M = Ca, Sr, Ba; 0≤x≤0,1). Показано, що область їх гомогенності лежить в діапазоні замін 0≤ x ≤0,05. Об’єм елементарної комірки збільшується з розміром лужноземельного металу, який заміщує лантан. Морфологію поверхні отриманих змішаних оксидів досліджували методом SEM. У всіх зразках (крім стронцій-вмісних) парамагнітні іони Co²⁺ від домішки Co₃O₄, які знаходяться в різному локальному оточенні мають різний ступінь обмінної взаємодії між собою; містяться у вигляді ланцюгових фрагментів-Co²⁺-O^2--Co²⁺-O^2--Co²⁺-O^2— і містять дефектні центри Со²⁺, які утворюються при десорбції решіткового кисню з поверхні, або в процесі дифузії кисню з об’єму матеріалу на поверхню. В стронцій вмісних зразках La_0,85Li_x0,05Sr_0,01CoO_3-δіснують переважно феромагнітні кластери Co³⁺-Co⁴⁺.

Посилання

E. Muhumuza, P. Wu, T. Nan, P. Bai, S. Mintova, Z. Yan, Perovskite-Type LaCoO3 as an Efficient and Green Catalyst for Sustainable Partial Oxidation of Cyclohexane, Ind. Eng. Chem. Res. 59, 21322 (2020); https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c04095.

M. Ao, G.H. Pham, V. Sage, V. Pareek, Structure and activity of strontium substituted LaCoO3 perovskite catalysts for syngas conversion, J. Mol. Catal. A Chem. 416, 96 (2016); https://doi.org/10.1016/j.molcata.2016.02.020.

V. Kulichenko, S. Nedilko, O. Dziazko et all., The preparation of lanthanum nickelates by the component coprecipitation method, Bulletin of the Taras Shevchenko National University. Chemistry 49, 7 (2013) [in Ukrainian].

A. Golub, T. Maidukova, On the interaction of lanthanum nitrate with aluminum carbonate in solution, Izv. AN USSR. Inorganic materials 1, 1166 (1965) [in Russian].

V. Kulichenko, S. Nedilko, O. Dziazko, Determination of the stoichiometry of complex oxides based on lanthanum, nickel and cobalt, Bulletin of the Taras Shevchenko National University. Chemistry 33, 115 (1996) [in Ukrainian].

Oxford Cryosystems Ltd.: Crystallographica Search-Match, J. Appl. Crystallogr. 32, 379 (1999); https://doi.org/10.1107/S0021889899004124.

J.I. Langford, A.J.C. Wilson, Scherrer after sixty years: A survey and some new results in the determination of crystallite size, J. Appl. Crystallogr. 11, 102 (1978); https://doi.org/10.1107/S0021889878012844.

T. Keijser, E. Mittemeijer, H. Rozendaal, The determination of crystallite-size and lattice-strain parameters in conjunction with the profile-refinement method for the determination of crystal structures, J. Appl. Crystallogr. 16, 309 (1983); https://doi.org/10.1107/S0021889883010493.

H. Taguchi, M. Shimada, M. Koizumi, Magnetic properties in the system (La1-xCax)CoO3 (0≤ x ≤ 0.6), J. of Solid State Chem. 41, 329 (1982); https://doi.org/10.1016/0022-4596(82)90153-0.

C.R. Michel, A.S. Gago, H. Guzmán-Colín, E.R. López-Mena, D. Lardizábal, O.S. Buassi-Monroy, Electrical properties of the perovskite Y0.9Sr0.1CoO3-δ prepared by a solution method, Mater. Res. Bull. 39, 2295 (2004); https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2004.07.024.

S.B. Patil, D.K. Chakrabarty, M.V. Babu, S.N. Shringi, Mössbauer spectroscopic studies of the BaxLa1-xCoO3 system, Phys. stat. sol. (a). 65, 65 (1981); https://doi.org/10.1002/pssa.2210650107.

T. Matsuura, J. Mizusaki, S. Yamauchi, Martensitic Transformation in La1-xSrxCoO3, Jap. J. Appl. Phys. 23, 1197 (1984); https://doi.org/10.1143/JJAP.23.1197.

Y.Y. Kim, D.H. Lee, T.Y. Kwon, S.H. Park, Infrared Spectra and Seebeck Coefficient of LnCoO3 with the Perovskite Structure, J. Solid State Chem. 112, 376 (1994); https://doi.org/10.1006/jssc.1994.1319.

N.N. Lubinskii, L.A. Bashkirov, G.S. Petrov S.V. Shevchenko, I.N. Kandidatova, M.V. Bushinskii, Crystal structure and ir spectra of lanthanum cobaltites-gallates, Glass and Ceramics. 66, 59 (2009); https://doi.org/10.1007/s10717-009-9124-8.

D. Berger, N. Landschoot, C. Ionica, F. Papa, V. Fruth, Synthesis of pure and doped lanthanum cobaltite by the combustion method, J. Optoelectron. Adv. Mater. 5, 719 (2003).

A.S. Marfunin, Physics of minerals and inorganic materials. An introduction (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1979).

L.F. Liotta, G. Pantaleo, A. Macaluso, G. Di Carlo, G. Deganello, CoOx catalysts supported on alumina and alumina-baria: influence of the support on the cobalt species and their activity in NO reduction by C3H6 in lean conditions, Appl. Catal. A: Gen. 147, 167 (2003); https://doi.org/10.1016/S0926-860X(02)00652-X.

C. Zhang, H. He, N. Wang, H. Chen, D. Kong, Visible-light sensitive La1-xBaxCoO3 photocatalyst for malachite green degradation, Ceram. Int. 39, 3685 (2013); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.10.200.

M.B. Bellakki, J. Das, V. Manivannan, Synthesis, and measurement of structural and magnetic properties, of La1-xCdxCoO3 perovskite ceramic oxides, J. Electroceram. 24, 319 (2010); https://doi.org/10.1007/s10832-009-9576-9.

I. Fesych, V. Trachevsky, A. Dzyazko, S. Nedil’ko, A. Melnik, O. Didenko, G. Kosmambetova, P. Strizhak, XXth International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, September 12-15 (Lviv, Ukraine, 2015) P.74.

S. Royer, F. Berube, S. Kaliagiune, Effect of the synthesis conditions on the redox and catalytic properties in oxidation reactions of LaCo1-xFexO3, Appl. Catal. A: Gen. 282, 273 (2005); https://doi.org/10.1016/j.apcata.2004.12.018.

S. Kaliaguine, A. Van Neste, V. Szabo J.E. Gallot, M. Bassir, R. Muzychuk, Perovskite-type oxides synthesized by reactive grinding: Part I. Preparation and characterization, Appl. Catal. A: Gen. 209, 345 (2001); https://doi.org/10.1016/S0926-860X(00)00779-1.

I.V. Fesich, V.V. Trachevsky, A.G. Dziazko S. A. Nedilko, A. K. Melnik, Optical and Electromagnetic Properties of LaCoO3:Li+;M2+ (M = Ca, Sr, Ba), Journal of Applied Spectroscopy. 81, 624 (2014); https://doi.org/10.1007/s10812-014-9980-z.