Abstract: Интенсивный поиск и исследование свойств кислородпроводящих оксидов связан с возможностью их использования в различных электрохимических устройствах (топливных элементах, сепараторах, электролизерах и др.) для получения экологически чистой энергии. Кроме того, кислородпроводящие мембраны на их основе могут использоваться для создания компактных устройств, таких как каталитические мембранные реактора, основанных на процессах, в которых селективно применяется кислород, что является перспективной альтернативой традиционным технологиям конверсии топлив. Среди множества типов мембран отдельное место занимают плотные неорганические мембраны со смешанной ионной-электронной проводимостью, позволяющие выделять кислород из сложных смесей c высокой селективностью [1]. Для создания нанесенных тонкослойных мембран выделения O2 наиболее перспективными материалами считаются нанокомпозиты, состоящие из оксидов со смешанной электрон-ионной проводимостью. В данной работе представлены результаты синтеза и исследования сложных оксидов со структурой пирохлора Bi1,6Y0,4Ti2O7, Bi2Ce2O7, Bi1,6Y0,4Ce2O7 и нанокомпозитов на их основе с добавлением Ce0,9Y0,1O2 и PrNi0,5Co0,5O3. Генезис реальной структуры и текстуры полученных материалов детально исследованы с использованием РФА, ИК и КР спектроскопии, ПЭМ с элементным анализом, СЭМ. Транспортные свойства изучены с помощью изотопного обмена в проточном реакторе в изотермическом и температурно-программируемом режимах и спектроскопии импеданса. Допирование пирохлоров катионами металлов с ионными радиусами, близкими или меньшими, чем у висмута, способствует повышению их стабильности в широком интервале температур. Кроме того, введение допирующего катиона иттрия в положение А пирохлорной структуры для оксидов Bi2Ti2O7 и Bi2Ce2O7 увеличивает их ионную проводимость. Добавление оксида PrNi0,5Co0,5O3 со структурой перовскита и флюорита Ce0,9Y0,1O2 приводит к росту общей проводимости полученных нанокомпозитов. Исследования гетерообмена изотопов кислорода пирохлоров и композитов с C18O2 показали, что скорость поверхностного кислородного обмена с СО2 и подвижность O2 в пирохлорных образцах очень высоки и максимальны для цератов висмута. Полученные нанокомпозитные материалы являются перспективным материалами для использования их в качестве кислородпроводящих слоев мембран. Благодарности: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект АААА-А21-1210011390054-1)

Cite: Беспалко Ю.Н. , Шлома А.В. , Еремеев Н.Ф. , Улихин А.С. , Садыков В.А.
Нанокомпозитные материалы на основе цератов и титанатов висмута для кислородпроводящих мембран
IV Российский конгресс по катализу «РОСКАТАЛИЗ» 20-25 сент. 2021