Analysis of Experimental Results of Defect Concentraions in the Surface Layer of Acceptor Doped Ceria

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Recent experimental results of the dependence on oxygen partial pressure, P(O2), of the small polarons concentration in the monomolecular surface layer of doped ceria, are interpreted theoretically. Two different, experimental conditions are examined. First, the highly reduced surface of Sm0.2Ce0.8O1.9 – δ (SDC) is treated and the [Ce3+]s--P(O2) relations are evaluated. The experimental data are explained by a metallic surface layer, approximately neutral, i.e. with negligible transfer of charge to the bulk. The surface is metallic as the outer electrons on Ce3+ ions, which are small polarons when under low concentration, lose their localization under high concentration. Second, the surface of Pr0.1Ce0.9O2 – δ (PCO) is examined. The experimental data of [Pr3+]s--P(O2) relations are explained by a semiconducting, negatively charged, monomolecular surface layer forming a double layer with a positive bulk. In both SDC and PCO the surface defect concentration dependence on P(O2) is different from that of the bulk.

About the authors

I. Riess

Physics Department, Technion IIT

Author for correspondence.
Email: riess@technion.ac.il
Haifa, 3200003 Israel

References

  1. Oswald, S., Encyclopedia of Analytical Chemistry, John Wiley & Sons, 2013. March 15.
  2. Chueh, W.C., McDaniel, A.H., Grass, M.E., Hao, Y., Jabeen, N., Liu, Z., S. Haile, M., McCarty, K.F., Bluhm, H., and El Gabaly, F., Highly Enhanced Concentration and Stability of Reactive Ce3+ on Doped CeO2 Surface Revealed in Operando, Chem. Mater., 2012, vol. 24, p. 1876.
  3. Lu, Q., Vardar, G., Jansen, M., Bishop, S.R., Waluyo, I., Tuller, H.L., and Yildiz, B., Surface Defect Chemistry and Electronic Structure of Pr0.1Ce0.9O2 – δ Revealed in Operando, Chem. Mater., 2018, vol. 30, p. 2600.
  4. Devreese, J.T. and Peeters, F.M., Electron-phonon interaction in two-dimensional systems: polaron effects and screening, in: Phys. Two-Dimensional Electron Gas, Springer USA, 1987, p. 131–182.
  5. Riess, I., Analysis of point defect concentrations in highly reduced, monomolecular surface layer of doped ceria, Solid State Ionics, 2021, vol. 373, p. 115791.
  6. Ricken, M., Nölting, J., and Riess, I., Specific Heat and Phase Diagram of Non Stoichiometric Ceria (CeO2 – δ), J. Solid State Chem., 1984, vol. 54, p. 89.
  7. Stelzer, N., Nölting, J., and Riess, I., Phase Diagram of Nonstoichiometric 10 mol. % Gd2O3 Doped Cerium Oxide Determined from Specific Heat Measurements, J. Solid State Chem., 1995, vol. 117, p. 392.
  8. Riess, I., Analysis of the unique dependence on oxygen pressure of Pr3+ concentration in the surface of Pr doped ceria, Solid State Ionics, 2022, vol. 380, p. 115899.
  9. Chatzichristodoulou, C. and Hendriksen, P.V., Analysis of the unique dependence on oxygen pressure of Pr3+ concentration in the surface of Pr doped ceria, J. Electrochem. Soc., 2010, vol. 157, p. B481.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (60KB)
3.

Download (64KB)
4.

Download (63KB)

Copyright (c) 2023 И. Рис

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».