Oxygen exchange and mechanism of oxygen intake by complex oxides with a swedenborgite structure

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The kinetics of oxygen sorption from air by Y0.8Ca0.2BaCo4-xFexO7+δ (x = 0, 1) is studied by nonisothermal thermogravimetric measurements. The activation energy is calculated by model-free methods of Friedman, Starink and Vyazovkin. The master plot and Coates–Redfern methods are applied to determine the mechanism of oxygen intake. The results show the activation energies and frequency factors are 189 and 197 kJ mol–1 and 4.7 × 1013 and 2.3 × 1014 min–1 in Y0.8Ca0.2BaCo4O7+δ and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+δ, respectively. The arguments are given in proof of oxygen sorption determined by the volume random nucleation and growth of the oxygen-rich nuclei.

全文:

受限制的访问

作者简介

D. Turkin

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: turkin@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620077 Ekaterinburg

O. Reznitskikh

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru
俄罗斯联邦, 620077 Ekaterinburg

V. Kozhevnikov

Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: turkin@ihim.uran.ru

Academician of the RAS

俄罗斯联邦, 620077 Ekaterinburg

参考

  1. Vieten J., Bulfin B., Call F., Lange M., Schmücker M., Francke A., Roeb M., Sattler C. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. P. 13652–13659. https://doi.org/10.1039/C6TA04867F
  2. Tescari S., Agrafiotis C., Breuer S., de Oliveira L., Neisesvon Puttkamer M., Roeb M., Sattler C. // Energy Procedia. 2014. V. 49. P. 1034–1043. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.03.111
  3. Kodama T., Gokon N. // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 4048–4077. https://doi.org/10.1021/cr050188a
  4. Karppinen M., Yamauchi H., Otani S., Fujita T., Motohashi T., Huang Y.-H., Valkeappa M., Fjellvag H. // Chem. Mater. 2006. V. 18. P. 490–494. https://doi.org/10.1021/cm0523081
  5. Hao H., Cui J., Chen C., Pan L., Hu J., Hu X. // Solid State Ion. 2006. V. 177. P. 631–637. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2006.01.030
  6. Chen T., Hasegawa T., Asakura Y., Kakihana M, Motohashi T., Yin S. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 51008–51017. https://doi.org/10.1021/acsami.1c15419
  7. Nagai Y., Yamamoto T., Tanaka T., Youhida S., Nonaka T., Okamoto T., Suda A., Suqiura M. // Catal. Today. 2002. V. 74. P. 225–234. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(02)00025-1
  8. Kaspar J., Fornasiero P. // J. Solid State Chem. 2003. V. 171. P. 19–29. https://doi.org/10.1016/S0022-4596(02)00141-X
  9. Rasanen S., Yamauchi H., Karppinen M. // Chem. Lett. 2008. V. 37. P. 638–639. https://doi.org/10.1246/cl.2008.638
  10. Parkkima O., Yamauchi H., Karppinen M. // Chem. Mater. 2013. V. 25. P. 599–604. https://doi.org/10.1021/cm3038729
  11. Parkkima O., Karppinen M. // Eur. J. Inorg. Chem. 2014. V. 2014. № 25. P. 4056–4067. https://doi.org/10.1002/ejic.201402135
  12. Motohashi T., Kadota S., Fjellvag H., Karppinen M., Yamauchi H. // Mater. Sci. Eng. B. 2008. V. 148. P. 196–198. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2007.09.052
  13. Turkin D.I., Yurchenko M.V., Tolstov K.S., Shalamova A.M., Suntsov A.Yu., Kozhevnikov V.L. // J. Solid State Chem. 2023. V. 326. P. 124194. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.124194
  14. Turkin D.I., Tolstov K.S., Yurchenko M.V., Suntsov A.Yu., Kozhevnikov V.L. // Inorg. Mater. 2023. V. 59. P. 1104–1110. https://doi.org/10.1134/S0020168523100126
  15. Rodríguez-Carvajal J. // Physica B. 1993. V. 192. P. 55–59. https://doi.org/10.1016/0921-4526(93)90108-I
  16. Vyazovkin S., Burnham A.K., Criado J.M., Pérez-Maqueda L.A., Popescu C., Sbirrazzuoli N. // Thermochim. Acta. 2011. V. 520. P. 1–19. https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.03.034
  17. Alekseev A.V., Kameneva M.Y., Kozeeva L.P., Lavrov A.N., Podberezskaya N.V., Smolentsev A.I., Shmakov A.N. // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2013. Т. 77. № 2. С. 151–154. https://doi.org/10.3103/S1062873813020044
  18. Cuartero V., Blasco J., Subías G., García J., Rodríguez-Velamazán J.A., Ritter C. // Inorg. Chem. 2018. V. 57. P. 3360–3370. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b00112
  19. Brown M.E., Dollimore D., Galwey A.K. Reactions in the Solid State. Amsterdam: Elsevier, 1980. 339 c.
  20. Senum G., Yang R. // J. Thermal Anal. 1977. V. 11. P. 445–447. https://doi.org/10.1007/BF01903696
  21. Pérez-Maqueda L.A., Criado J.M. // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 60. P. 909–915. https://doi.org/10.1023/A:1010115926340
  22. Friedman H.L. // J. Polym. Sci., Part C: Polym. Lett. 1964. V. 6. P.183–195. https://doi.org/10.1002/polc.5070060121
  23. Starink M.J. // Thermochim. Acta. 2003. V. 404. P. 163–176. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(03)00144-8
  24. Vyazovkin S., Dollimore D. // J. Chem. Inf. Comp. Sci. 1996. V. 36. P. 42–45. https://doi.org/10.1021/ci950062m
  25. Hou L., Yu Q., Wang T., Wang K., Qin Q., Qi Z. // Korean J. Chem. Eng. 2018. V. 35. P. 626–636. https://doi.org/10.1007/s11814-017-0332-6
  26. Vyazovkin S. // Molecules. 2021. V. 26. P. 3077. https://doi.org/10.3390/molecules26113077
  27. Coats A.W., Redfern J.P. // Nature. 1964. V. 201. P. 68–69. https://doi.org/10.1038/201068a0
  28. Gotor F.J., Criado J.M., Malek J., Koga N. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. P. 10777–10782. https://doi.org/10.1021/jp0022205
  29. De Bruijn T.J.W., De Jong W.A., Van Den Berg P.J. // Thermochim. Acta. 1981. V. 45. P. 315–325. https://doi.org/10.1016/0040-6031(81)85091-5

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. X-ray diffraction spectra of Y0.8Ca0.2BaCo4O7+δ and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+δ samples for oxygen-depleted (a, b) and oxygen-enriched (c, d) phases along with the results of full-profile analysis (space group P63mc); the insets show enlarged fragments of diffraction patterns in the region of the main peaks of the hexagonal structure without visible traces of structural distortions.

下载 (960KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Dependences of the refined structural parameters at room temperature of the YBaCo4O7+δ (YBC), Y0.8Ca0.2BaCo4O7+δ (YCBC) and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+δ (YCBCF) samples after heat treatment in Ar at 650°C and subsequent cooling in air (a)–(d); sketch of the crystal structure of swedenborgite (d): tetrahedra of the crystallographic kagome and trigonal layers are shown in blue and green, respectively.

下载 (702KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Thermograms of oxygen absorption by oxides Y0.8Ca0.2BaCo4O7+δ (a) and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+δ (b) upon cooling in air.

下载 (353KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Application of the Friedman (a), Starinka (b) and Vyazovkin (c) methods to determine the activation energy and the obtained dependences E(α) (d).

下载 (855KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Kinetic compensation effect for Y0.8Ca0.2BaCo4O7+d and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+d samples.

下载 (149KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Theoretical (solid lines) and experimental (dots) dependences of the ratio g(α)/g(0.5) of the degree of transformation α for the samples Y0.8Ca0.2BaCo4O7+d and Y0.8Ca0.2BaCo3FeO7+d. The line designations on the graphs correspond to the reaction models from Table 1.

下载 (317KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

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».