Диссертация (Синтез и исследование электролитических свойств фаз на основе тиоиттербиата кальция), страница 2

% Yb2S3.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:-Синтез сложных сульфидных фаз CaYb2S4 – x мол. % Yb2S3 из порошковоксидных прекурсоров с целью получения плотных керамических образцов.-Исследование структуры, транспортных и электролитических свойствполученных твёрдых электролитов (электропроводности, электронных иионных чисел переноса, эффективных коэффициентов диффузии).-Определение природы ионной проводимости.-Применение CaYb2S4 – x мол. % Yb2S3 в качестве ионселективноймембраны электрохимического сенсора на серосодержащие газы.-Обсуждение модели кинетического описания нестационарного процессатвердофазных реакций в ламинарном газовом потоке при детектированиисероводорода и диоксида серы.Научная новизна:-Впервые синтезирована система (1-x) мол.

% CaYb2S4 – x мол. % Yb2S3в широком диапазоне (x = 0 – 95 мол. % Yb2S3).-Определены протяженность и границы существования твердыхрастворов: до 60 мол. % Yb2S3, исследованы дефектная структура и ихтранспортные и электролитические свойства.-Впервые определен сульфид-ионный тип ионной проводимости визученных сульфидных фазах с низким уровнем допирования (до 12 мол. %Yb2S3).-Впервые показано, что образцы высокого (свыше 20 мол. % Yb2S3)уровня допирования проявляют себя как смешанные проводники с высокимвкладом электронной проводимости.9-Впервые изучена термодинамика растворения бинарного сульфидаYb2S3 в тиоиттербиате кальция.-Экспериментальнополученныхфазустановленанаосновевозможностьтиоиттербиатаиспользованиякальциявсоставеэлектрохимических сенсоров для анализа серосодержащих газов.-Предложена модель кинетического описания нестационарного процессатвердофазной реакции в ламинарном газовом потоке при детектированиисероводорода и диоксида серы с участием ионселективной мембраны изCaYb2S4 – x мол.

% Yb2S3.Практическая значимость работы:-Полученныерезультатырасширяютзнанияоматериалахспреимущественной проводимостью по ионам серы.-Развитые представления о влиянии уровня допирования на дефектностьструктуры CaYb2S4 – Yb2S3 позволят прогнозировать получение новыхматериалов, способных, в зависимости от условий, проявлять свойства илисульфидпроводящих ТЭ или смешанных электронно-ионных проводников.-Сконструированэлектрохимическийсенсорсмембранойизполученного CaYb2S4 - Yb2S3, нижний предел чувствительности котороговключает ПДКр.з. на SO2 и H2S.-Предложена модель кинетического описания гетерогенных процессовпри детектировании сероводорода и диоксида серы, позволяющая управлятьосновными параметрами сенсора.На защиту выносятся:-Синтез и аттестация фаз на основе тиоиттербиата кальция (CaYb2S4 - xмол.

% Yb2S3), определение границ ТР, изучение структурных особенностейпри формировании твердых растворов.-Изучение влияния способа подготовки оксидного прекурсора насвойства конечного сульфидного продукта.10-Результаты экспериментального изучения зависимости транспортныхсвойств сульфидных материалов на основе CaYb2S4 от количествадопирующей добавки Yb2S3.-Результаты изучения природы ионной проводимости в полученныхтвердых электролитах.-Изложение представлений о механизме дефектообразования и ионногопереноса в исследованных сульфидных материалах.-Практическое использование керамических мембран CaYb2S4 - x мол.

%Yb2S3 в составе электрохимического сенсора на серосодержащие газы.Достоверность результатов обеспечена их воспроизводимостью, атакже использованием комплекса аттестованных методик исследования.Апробация работы:Основные результаты работы были представлены на I Международнойнаучной конференции «Наноструктурные материалы - 2008» (г. Беларусь,2008);Всероссийскойконференциисмеждународнымучастием«Полифункциональные наноматериалы и нанотехнологии» (г.

Томск, 2008);XVI и XVII Международной конференции по химической термодинамикеRCCT-2009 (г. Суздаль, 2007; г. Казань, 2009); на IX, XI, XII, XIIIМеждународном совещании «Фундаментальные проблемы ионики твердоготела» (г. Черноголовка, 2008, 2012, 2014, 2016); XV и XVI Всероссийскойконференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердыхэлектролитов (с международным участием) (г. Нальчик, 2010; г.

Екатеринбург,2013); IV Международной научно-практической конференции "Теория ипрактика современных электрохимических производств" (Санкт-Петербург,2016).Личныйвкладсоискателя.Синтезсульфидныхматериалов,подготовка и проведение экспериментов, представленных в данной работе,осуществлялось лично автором или при непосредственном его участии. Выборнаправления исследования, постановка задач, интерпретация и обсуждение11полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем,к.х.н.

Л.А. КалининойСтруктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, заключения и списка цитированной литературы. Материал изложен на176 страницах, содержащих 49 рисунка, 21 таблицы, 6 приложений. Списокцитируемой литературы включает 153 наименование.Публикации.

Основные результаты по теме диссертации опубликованыв 21 научной публикации, в том числе в 6 рецензируемых журналах (списокВАК), и в 15 тезисах докладов, совещаний, российских и международныхконференций.Список основных работ по теме диссертацииВ рецензируемых журналах (список ВАК):1. Калинина, Л.А. Сульфидная керамика на основе CaYb2S4 сфункциональными электролитическими свойствами / Л.А.

Калинина, Ю.Н.Ушакова, Б.А. Ананченко, М.А. Тихомирова, Е.Г. Фоминых // Физика и химиястекла. - 2009. - Т. 35, №1. - С. 92-101.2. Ананченко, Б.А. Исследование природы ионной проводимости фаз наоснове тиоиттербиата кальция / Б.А. Ананченко, Л.А. Калинина, Ю.Н.Ушакова, Е.Г. Фоминых, Е. В. Кошурникова // Электрохимия. – 2009. Т. 45, №6. - С. 730-739.3. Ананченко, Б.А. Транспортные свойства сульфидпроводящего твердогоэлектролита в системе CaYb2S4-Yb2S3 / Б.А.

Ананченко, Л.А. Калинина, Ю.Н.Ушакова, Е.В. Кошурникова, Л.А. Безденежных // Физика и химия стекла. –2012. - Т.38, №4. - C. 523-535.4. Ананченко, Б.А. Электролитические свойства и устойчивость твердыхрастворов сульфида иттербия в тиоиттербиате кальция / Б.А.

Ананченко, Л.А.Калинина, Ю.Н. Ушакова, Е.В. Кошурникова // Электрохимия. – 2013. Т. 49,№ 8. - С. 852–857.5. Ананченко, Б.А. Влияние метода подготовки оксидного прекурсора наэлектролитические свойства cульфидпроводящих электролитов / Б.А.Ананченко, Т.В. Михайличенко, Л.А. Калинина, Ю.Н. Ушакова, М.А. Пентин,А.О. Мякишев // Электрохимия.

– 2015. – Т. 51, №5. - С. 545-550.126. Ананченко, Б.А. Влияние состава на характер дефектообразования иионного переноса в фазах (1-x)[Ca1-yYby2+]Yb23+S4- -x Yb2S3 / Б.А. Ананченко,А.О. Мякишев, Е.В. Кошелева, Л.А. Калинина, И.В. Мурин // Электрохимия.– 2017. – Т. 53, №8. - С. 899-907.В тезисах докладов, совещаний, российских и международныхконференций:1. Ананченко, Б.А. Изучение электролитических свойств фаз на основетиоиттербиата кальция/ Б.А. Ананченко, Е.К. Лыскова // Материалы докладовXIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов» / Отв. ред. И.А. Алешковский, П.Н.

Костылев. [Электронныйресурс] — М.: Издательский центр Факультета журналистики МГУ им. М.В.Ломоносова, 2007.2. Kalinina, L.A. Research into thermodynamics when obtaining CaLn 2S4 (Ln-Sm,Yb) and solid electrolytes based on them/ L.A. Kalinina, Yu.N. Ushakova, E.G.Fominykh, B.A. Anancenko, G.I. Shirokova // XVI International conference onChemical Thermodynamics in Russia (RCCT 2007): abstracts.

– Suzdal, 2007. V.II. - P. 507-508.3. Калинина, Л.А. Природа ионного переноса в твердых электролитах наоснове СaYb2S4 / Л.А. Калинина, Ю.Н. Ушакова, Б.А. Ананченко, М.В.Тихомирова, Е.К. Лыскова // Химия твердого тела современные микро- инанотехнологии: мат-лы VII Международной научной конференции.Кисловодск – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. - С. 454-455.4. Kalinina, L.A. Electrolytic and ceramic properties of phases on the basis ofCaYb2S4 from the overstoichiometric maintenance of binary sulfides / L.A.Kalinina, Yu.N.

Ushakova, B.A. Anancenko, G.I. Shirokova, E.G.Fominykh //Functional Materials: International conference. Ukraine, Crimea, Partenit. - October1-6, 2007. - P. 152.5. Kalinina, L.A. Sulfide ionic conductivity of sulfursamarates with the structure ofTh3P4, Yb3S4, CaFe2O4/ L.A. Kalinina, Yu.N. Ushakova, I.S. Yurlov, G.I.Shirokova, E.G. Fominykh, B.A. Anancenko // Functional Materials: Internationalconference. Ukraine, Crimea, Partenit. - October 1-6, 2007. - P. 153.6. Калинина, Л.А.

Получение сульфидпроводящих ТЭ на основе BaSm2S4 иCaYb2S4 с привлечением золь-гель и криохимической технологии / Л.А.Калинина, Ю.Н. Ушакова, И.С. Юрлов, Б.А. Ананченко, Т.В. Байдерина //Наноструктурные материалы – 2008: Беларусь – Россия – Украина (НАНО132008): мат-лы Первой междунар. науч.

конф. (Минск, 22-25 апр. 2008 г.) /редкол.: П.А. Витязь [и др.]. – Минск: Белорус. Наука, 2008. - C. 117.7. Ананченко, Б.А. Термодинамика образования CaYb2S4 и твердых растворовна его основе / Б.А. Ананченко, Т.В. Байдерина, Е.В. Кошурникова //Проблемы теоретической и экспериментальной химии: тез. докл. XVIII Рос.молодеж. конф., посвящ. 90-летию со дня рожд. проф. В.А.

Кузнецова. Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 2008. - C. 278-279.8. Ананченко, Б.А. Исследование природы ионной проводимости фаз наоснове тиоиттербиата кальция / Б.А. Ананченко, Л.А. Калинина, Ю.Н.Ушакова, Е.Г. Фоминых, Е.В. Кошурникова // Фундаментальные проблемыионики твердого тела: труды 9-го Международного совещания.