Low-temperature synthesis of materials in the SrF2–ScF3 system and study of their electrical conductivity

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Using the “soft chemistry” method (precipitation of HF from aqueous solutions of strontium chlorides SrCl2 and scandium chloride ScCl3) nanocrystalline samples of (100 − x) SrF2 × xScF3, 3 ≤ х ≤ 33 mol % compositions with an average grain size of ~20 nm were synthesized. From a solution of 95SrCl2 × 5ScCl3 a single-phase solid solution of Sr0.97Sc0.03F2.03 with a fluorite structure (CaF2-type, space group F) with a unit cell parameter a = 5.7959 ± 0.0016 Å was obtained. On a ceramic sample prepared from it by cold pressing and heated to a temperature of 831 K, the ionic conductivity in the cooling mode was measured, which is 6.4 × 10−6 S/cm at 673 K. The activation energy of ion transfer is 1.13 ± 0.04 eV. The conductivity of nanocrystalline Sr0.97Sc0.03F2.03 exceeds the electrical conductivity of a single crystal of the same composition by 3.5 times and is ~10 times less than the electrical conductivity of a single crystal Sr0.92Sc0.08F2.08.

About the authors

I. I. Buchinskaya

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Email: buchinskayaii@gmail.com

Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

N. I. Sorokin

National Research Centre “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: buchinskayaii@gmail.com

Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics

Russian Federation, Moscow

References

  1. Маклачков А.Г., Ипполитов Е.Г. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1970. Т. 6. № 9. С. 1713.
  2. Gredin P., de Kozak A., Quarton M. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1993. V. 619. № 6. P. 1088.
  3. Федоров П.П., Саттарова М.А., Спиридонов Ф.М., Соболев Б.П. // Журн. неорган. химии. 1987. Т. 32. № 1. С. 163.
  4. Федоров П.П., Трновцова Т., Мелешина В.А. и др. // Неорган. материалы. 1994. Т. 30. С. 406.
  5. Сорокин Н.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Тез. докл. 10 симп. по химии неорган. фторидов. М., 1998. С. 153.
  6. Trnovcova V., Sorokin N.I., Fedorov P.P. et al. // Solid State Phenomena. 2003. V. 90–91. P. 439.
  7. Trnovcova V., Sorokin N.I., Fedorov P.P. et al. // Ionics. 2000. V. 6. P. 351.
  8. Сорокин Н.И., Соболев Б.П., Брайтер М. // ФТТ. 2002. Т. 44. № 8. С. 1506.
  9. Сорокин Н.И. // ФТТ. 2018. Т. 60. № 4. С. 710.
  10. Trnovcova V., Fedorov P.P., Buchinskaya I.I. et al. // Solid State Ionics. 1999. V. 119. P. 181.
  11. Сульянова Е.А., Сорокин Н.И., Каримов Д.Н. и др. // Кристаллография. 2009. Т. 54. № 4. С. 612.
  12. Сорокин Н.И., Кривандина Е.А., Жмурова З.И. и др. // Материалы II Уральского кристаллографического совещания “Кристаллография-98”. Сыктывкар, 1998. С. 80.
  13. Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2014. Т. 59. № 7. С. 988. https://doi.org/10.7868/S0044457X14070228.
  14. Бучинская И.И., Сорокин Н.И. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 7. С. 877. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600044.
  15. Кузнецов С.В., Осико В.В., Ткаченко Е.А., Федоров П.П. // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 12. С. 1193. https://doi.org/10.1070/RC2006v075n12ABEH003637
  16. Karimov D.N., Buchinskaya I.I., Arkharova N.A. // Crystals. 2019. V. 9. № 7. Р. 371. https://doi.org/10.3390/cryst9070371
  17. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. — Cryst. Mater. 2014. B. 229. S. 345.
  18. Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. Новосибирск: Наука, 1983. 63 с.
  19. Сорокин Н.И., Бучинская И.И. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 8. С. 896. https:/doi.org/10.31857/S0002337X23080158
  20. Федоров П.П., Маякова М.Н., Кузнецов С.В., Воронов В.В. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 9. С. 1179. https://doi.org/10.7868/S0044457X17090069
  21. Mayakova M.N., Luginina A.A., Kuznetsov S.V. et al. // Mendeleev Commun. 2014. V. 24. № 6. P. 360. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2014.11.017
  22. Fedorov P.P., Mayakova M.N., Kuznetsov S.V. et al. // Mater. Res. Bull. 2012. V. 47. P. 1794. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.03.027
  23. Mayakova M.N., Voronov V.V., Iskhakova L.D. et al. // J. Fluor. Chem. 2016. V. 187. P. 33. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2016.05.008
  24. Uvarov N.F., Hairetdinov E.F., Ivanov-Shits A.K. // Solid State Ionics. 1989. V. 36. P. 23.
  25. Samara G.A. // Solid State Phys. 1984. V. 38. P. 1.
  26. Schoonman J., den Hartog H.W. // Solid State Ionics. 1982. V. 7. P. 9.
  27. Bollmann W. // Kristall und Technik. 1980. V. 15. № 2. P. 197.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences