Síntesis, equilibrio de fases y propiedades de alta temperatura del sistema La1-xBaxCoO3- con 0 < x < 1

C.SETEVICH; L.MOGNI; A. CANEIRO; F. PRADO

San Carlos de Bariloche

Otro; VII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2011

Asociación Argentina de Cristalografía

Los compuestos perovskita Ln0.5Ba0.5CoO3 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Gd y Y) han recibido gran atención debido a que son buenos candidatos para ser usados como electrodo en celdas de combustible de óxido sólido para temperatura intermedia (IT-SOFC) debido a sus propiedades de conductividad mixta [1]. En particular, Ishihara et al. [2] han investigado las propiedades como material de cátodo del sistema La1-xBaxCoO3- por medio de curvas I-V en celdas utilizando La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3 (LSGM) como electrolito. Sus resultados muestran que los electrodos con contenido de Ba entre 0.4-0.8 exhiben valores de potencia promisorios. Sin embargo, estos compuestos presentan elevados valores de expansión con la temperatura, lo cual afecta el acoplamiento electrodo-electrolito. En la serie de dobles perovskitas, la expansión con la temperatura sigue la serie Ln = Y < Nd < La. Con el objetivo de identificar compuestos con conductividad mixta y bajos valores de expansión, en este trabajo, realizamos la síntesis, estudiamos el equilibrio de fases y el comportamiento de la expansión y la conductividad eléctrica, de los compuestos Ln1-xBaxCoO3- (Ln = La, Nd, Y) con 0 ≤ x ≤ 1. El equilibrio de fases en el sistema Ln1-xBaxCoO3- con Ln = La, Nd y Y fue estudiado en el rango de temperaturas 750 ≤ T ≤ 1200ºC, en aire para 0 ≤ x ≤ 1 y a 1150ºC en argón para x > 0.5. Mediante el análisis de datos de difracción de Rayos-X (XRD) de muestras enfriadas rápidamente a T = 25 ºC, utilizando el método Rietveld [3], se determinó el rango solubilidad de Ba en las distintas estructuras cristalinas presentes. Para Ln = La, se observa la formación de distintas estructuras cristalinas como la fase perovskita cúbica (Pm-3m) y romboédrica (R-3c), doble perovskita tetraédrica (P4/mmm), ortorrómbica (Pmmm) y hexagonales (P63/mmc) 12H o 2H dependiendo de los parámetros de la síntesis como temperatura, presión parcial de oxígeno y velocidad de enfriamiento. Por ejemplo, pudo obtenerse para 0.7 ≤ x ≤ 1 en muestras preparadas en Ar la fase cúbica perovskita. A medida que aumenta la pO2 se observa la formación de fases hexagonales o mezcla de fases. Para Ln = Nd, se obtuvo la formación de una única fase, en aire, solo para x = 0 con simetría ortorrómbica (Pbnm) y con la estructura de doble perovskita para x = 0.5. La fase perovskita doble coexiste en todo el rango de temperaturas con la fase ortorrómbica de NdCoO3 para x < 0.5 y con fases hexagonales para x > 0.5. En el caso de Ln = Y se obtuvo la doble perovskita para x = 0.5. En este trabajo también se presentaran datos de dilatometría y conductividad eléctrica para las distintos compuestos con Ln = La, Nd y Y. [1] J.-H.Kim and A. Manthiram, J. Electrochem. Soc. 155 (2008) B385-B390 [2] T. Ishihara, S. Fukui, H. Nishiguchi, Y. Takita, J. Electrochem. Society 149 (2002) A823-A828. [3] J. Rodríguez-Carvajal, Fullprof: a program for Rietveld Refinement and Profile Matching Analysis of Complex Powder Diffraction Patterns, Laboratoire Léon Brillouin (CEA-CNRS).