Terbium Substituted Lanthanum Orthoniobate: Electrical and Structural Properties - Publikacja - MOST Wiedzy


Terbium Substituted Lanthanum Orthoniobate: Electrical and Structural Properties


The results of electrical conductivity studies, structural measurements and thermogravimetric analysis of La1−xTbxNbO4+δ (x = 0.00, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.3) are presented and discussed. The phase transition temperatures, measured by high-temperature x-ray diffraction, were 480 °C, 500 °C, and 530 °C for La0.9Tb0.1NbO4+δ, La0.8Tb0.2NbO4+δ, and La0.7Tb0.3NbO4+δ, respectively. The impedance spectroscopy results suggest mixed conductivity of oxygen ions and electron holes in dry conditions and protons in wet. The water uptake has been analyzed by the means of thermogravimetry revealing a small mass increase in the order of 0.002% upon hydration, which is similar to the one achieved for undoped lanthanum orthoniobate.


  • 3


  • 0

    Web of Science

  • 2


Informacje szczegółowe

Publikacja w czasopiśmie
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
Crystals nr 9, wydanie 2, strony 1 - 14,
ISSN: 2073-4352
Rok wydania:
Opis bibliograficzny:
Dzierzgowski K., Wachowski S., Gazda M., Mielewczyk-Gryń A.: Terbium Substituted Lanthanum Orthoniobate: Electrical and Structural Properties// Crystals. -Vol. 9, iss. 2 (2019), s.1-14
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/cryst9020091
Bibliografia: test
  1. Molenda, J.; Kupecki, J.; Baron, R.; Blesznowski, M.; Brus, G.; Brylewski, T.; Bucko, M.; Chmielowiec, J.; Cwieka, K.; Gazda, M.; et al. Status report on high temperature fuel cells in Poland-Recent advances and achievements. Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 4366-4403. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  2. Gdula-Kasica, K.; Mielewczyk-Gryn, A.; Molin, S.; Jasinski, P.; Krupa, A.; Kusz, B.; Gazda, M. Optimization of microstructure and properties of acceptor-doped barium cerate. Solid State Ionics 2012, 225, 245-249. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  3. Haugsrud, R.; Norby, T. Proton conduction in rare-earth ortho-niobates and ortho-tantalates. Nat. Mater. 2006, 5, 193-196. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  4. Animitsa, I.; Iakovleva, A.; Belova, K. Electrical properties and water incorporation in A-site deficient perovskite La 1-x Ba x Nb 3 O 9-0.5x . J. Solid State Chem. 2016, 238, 156-161. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  5. Hibino, T.; Mizutani, K.; Yajima, T.; Iwahara, H. Evaluation of proton conductivity in SrCeO 3 , BaCeO 3 , CaZrO 3 and SrZrO 3 by temperature programmed desorption method. Solid State Ionics 1992, 57, 303-306. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  6. Escolástico, S.; Vert, V.B.; Serra, J.M. Preparation and characterization of nanocrystalline mixed proton-electronic conducting materials based on the system Ln 6 WO 12 . Chem. Mater. 2009, 21, 3079-3089. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  7. Yajima, T.; Kazeoka, H.; Yogo, T.; Iwahara, H. Proton conduction in sintered oxides based on CaZrO 3 . Solid State Ionics 1991, 47, 271-275. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  8. Sakai, T.; Isa, K.; Matsuka, M.; Kozai, T.; Okuyama, Y.; Ishihara, T.; Matsumoto, H. Electrochemical hydrogen pumps using Ba doped LaYbO 3 type proton conducting electrolyte. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 6842-6847. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Haugsrud, R.; Ballesteros, B.; Lira-Cantu, M.; Norby, T. Ionic and electronic conductivity of 5% Ca-doped GdNbO 4 . J. Electrochem. Soc. 2006, 153, J87-J90. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Bayliss, R.D.; Pramana, S.S.; An, T.; Wei, F.; Kloc, C.L.; White, A.J.P.; Skinner, S.J.; White, T.J.; Baikie, T. Fergusonite-type CeNbO 4+δ : Single crystal growth, symmetry revision and conductivity. J. Solid State Chem. 2013, 204, 291-297. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Li, C.; Bayliss, R.D.; Skinner, S.J. Crystal structure and potential interstitial oxide ion conductivity of LnNbO 4 and LnNb 0.92 W 0.08 O 4.04 (Ln = La, Pr, Nd). Solid State Ionics 2014, 262, 530-535. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  12. Huang, H.; Wang, T.; Zhou, H.; Huang, D.; Wu, Y.; Zhou, G.; Hu, J.; Zhan, J. Luminescence, energy transfer, and up-conversion mechanisms of Yb3+and Tb3+co-doped LaNbO 4 . J. Alloys Compd. 2017, 702, 209-215. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  13. Haugsrud, R.; Norby, T. High-temperature proton conductivity in acceptor-doped LaNbO 4 . Solid State Ionics 2006, 177, 1129-1135. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  14. Hakimova, L.; Kasyanova, A.; Farlenkov, A.; Lyagaeva, J.; Medvedev, D.; Demin, A.; Tsiakaras, P. Effect of isovalent substitution of La 3+ in Ca-doped LaNbO 4 on the thermal and electrical properties. Ceram. Int. 2019, 45, 209-215. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  15. Mielewczyk-Gryn, A.; Wachowski, S.; Zagórski, K.; Jasiński, P.; Gazda, M. Characterization of magnesium doped lanthanum orthoniobate synthesized by molten salt route. Ceram. Int. 2015, 41, 7847-7852. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  16. Mielewczyk-Gryn, A.; Gdula, K.; Lendze, T.; Kusz, B.; Gazda, M. Nano-and microcrystals of doped niobates. Cryst. Res. Technol. 2010, 45, 1225-1228. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  17. Fjeld, H.; Kepaptsoglou, D.M.; Haugsrud, R.; Norby, T. Charge carriers in grain boundaries of 0.5% Sr-doped LaNbO 4 . Solid State Ionics 2010, 181, 104-109. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  18. Mokkelbost, T.; Lein, H.L.; Vullum, P.E.; Holmestad, R.; Grande, T.; Einarsrud, M.-A. Thermal and mechanical properties of LaNbO 4 -based ceramics. Ceram. Int. 2009, 35, 2877-2883. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  19. Nguyen, D.; Kim, Y.H.; Lee, J.S.; Fisher, J.G. Structure, morphology, and electrical properties of proton conducting La 0.99 Sr 0.01 NbO 4-δ synthesized by a modified solid state reaction method. Mater. Chem. Phys. 2017, 202, 320-328. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  20. Brandão, A.D.; Antunes, I.; Frade, J.R.; Torre, J.; Kharton, V.V.; Fagg, D.P. Enhanced Low-Temperature Proton Conduction in Sr 0.02 La 0.98 NbO 4−δ by Scheelite Phase Retention. Chem. Mater. 2010, 22, 6673-6683. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  21. Wachowski, S.; Mielewczyk-Gryn, A.; Gazda, M. Effect of isovalent substitution on microstructure and phase transition of LaNb 1−x M x O 4 (M = Sb, V or ta; x = 0.05 to 0.3). J. Solid State Chem. 2014, 219, 201-209. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  22. Brandão, A.D.; Nasani, N.; Yaremchenko, A.A.; Kovalevsky, A.V.; Fagg, D.P. Solid solution limits and electrical properties of scheelite SryLa 1-y Nb 1-x V x O 4-δ materials for x = 0.25 and 0.30 as potential proton conducting ceramic electrolytes. Int. J. Hydrogen Energy 2018, 43, 18682-18690. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  23. Wachowski, S.; Mielewczyk-Gryn, A.; Zagorski, K.; Li, C.; Jasinski, P.; Skinner, S.J.; Haugsrud, R.; Gazda, M. Influence of Sb-substitution on ionic transport in lanthanum orthoniobates. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 11696-11707. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  24. Mielewczyk-Gryn, A.; Wachowski, S.; Strychalska, J.; Zagórski, K.; Klimczuk, T.; Navrotsky, A.; Gazda, M. Heat capacities and thermodynamic properties of antimony substituted lanthanum orthoniobates. Ceram. Int. 2016, 42, 7054-7059. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  25. Mielewczyk-Gryn, A.; Wachowski, S.; Lilova, K.I.; Guo, X.; Gazda, M.; Navrotsky, A. Influence of antimony substitution on spontaneous strain and thermodynamic stability of lanthanum orthoniobate. Ceram. Int. 2015, 41, 2128-2133. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. Wachowski, S.; Kamecki, B.; Winiarz, P.; Dzierzgowski, K.; Mielewczyk-Gryń, A.; Gazda, M. Tailoring structural properties of lanthanum orthoniobates through an isovalent substitution on the Nb-site. Inorg. Chem. Front. 2018, 5, 2157-2166. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  27. Li, M.; Wu, R.; Zhu, L.; Cheng, J.; Hong, T.; Xu, C. Enhanced sinterability and conductivity of cobalt doped lanthanum niobate as electrolyte for proton-conducting solid oxide fuel cell. Ceram. Int. 2019, 45, 573-578. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  28. Dzierzgowski, K.; Wachowski, S.; Gojtowska, W.; Lewandowska, I.; Jasiński, P.; Gazda, M.; Mielewczyk-Gryń, A. Praseodymium substituted lanthanum orthoniobate: Electrical and structural properties. Ceram. Int. 2018, 44, 8210-8215. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  29. Packer, R.J.; Skinner, S.J.; Yaremchenko, A.A.; Tsipis, E.V.; Kharton, V.V.; Patrakeev, M.V.; Bakhteeva, Y.A. Lanthanum substituted CeNbO 4+δ scheelites: Mixed conductivity and structure at elevated temperatures. J. Mater. Chem. 2006, 16, 3503. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  30. Rodríguez-Carvajal, J. Recent Developments for the Program FULLPROF; Commission on Powder Diffraction: Perth, Australia, 2001; Volume 26, ISBN 4971168915. otwiera się w nowej karcie
  31. Shannon, R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallogr. Sect. A 1976, 32, 751-767. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  32. Stubičan, V.S. High-Temperature Transitions in Rare Earth Niobates and TantaIates. J. Am. Ceram. Soc. 1964, 47, 55-58. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  33. Yamazaki, Y.; Babilo, P.; Haile, S.M. Defect chemistry of yttrium-doped barium zirconate: A thermodynamic analysis of water uptake. Chem. Mater. 2008, 20, 6352-6357. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  34. Mielewczyk-Gryń, A. Water uptake analysis of the acceptor-doped lanthanum orthoniobates. J. Therm. Anal. Calorim. 2019, submitted. otwiera się w nowej karcie
  35. Huse, M.; Norby, T.; Haugsrud, R. Effects of A and B site acceptor doping on hydration and proton mobility of LaNbO 4 . Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 8004-8016. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  36. Abrantes, J.C.C.; Labrincha, J.A.; Frade, J.R. Applicability of the brick layer model to describe the grain boundary properties of strontium titanate ceramics. J. Eur. Ceram. Soc. 2000, 20, 1603-1609. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  37. Haile, S.M.; West, D.L.; Campbell, J. The role of microstructure and processing on the proton conducting properties of gadolinium-doped barium cerate. J. Mater. Res. 1998, 13, 1576-1595. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  38. Berger, P.; Mauvy, F.; Grenier, J.-C.; Sata, N.; Magrasó, A.; Haugsrud, R.; Slater, P.R. Proton-Conducting Ceramics: From Fundamentals to Applied Research; otwiera się w nowej karcie
  39. Marrony, M., Ed.; Pan Stanford Publishing: Singapore, 2016; Chapter 1; pp. 1-72. otwiera się w nowej karcie
  40. Mather, G.C.; Fisher, C.A.J.; Islam, M.S. Defects, dopants, and protons in LaNbO 4 . Chem. Mater. 2010, 22, 5912-5917. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  41. Packer, R.J.; Tsipis, E.V.; Munnings, C.N.; Kharton, V.V.; Skinner, S.J.; Frade, J.R. Diffusion and conductivity properties of cerium niobate. Solid State Ionics 2006, 177, 2059-2064. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  42. Wang, D.Y.; Park, D.S.; Griffith, J.; Nowick, A.S. Oxygen-ion conductivity and defect interactions in yttria-doped ceria. Solid State Ionics 1981, 2, 95-105. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  43. Guo, X.; Waser, R. Electrical properties of the grain boundaries of oxygen ion conductors: Acceptor-doped zirconia and ceria. Prog. Mater. Sci. 2006, 51, 151-210. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  44. Kilner, J.A.; Brook, R.J. A study of oxygen ion conductivity in doped non-stoichiometric oxides. Solid State Ionics 1982, 6, 237-252. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  45. Norby, T.; Larring, Y. Concentration and transport of protons in oxides. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1997, 2, 593-599. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  46. Islam, M.S.; Davies, R.A.; Fisher, C.A.J.; Chadwick, A.V. Defects and protons in the CaZrO 3 perovskite and Ba 2 In 2 O 5 brownmillerite: Computer modelling and EXAFS studies. Solid State Ionics 2001, 145, 333-338. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  47. Toyoura, K.; Sakakibara, Y.; Yokoi, T.; Nakamura, A.; Matsunaga, K. Oxide-ion conduction: Via interstitials in scheelite-type LaNbO 4 : A first-principles study. J. Mater. Chem. A 2018, 6, 12004-12011. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 29 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi