Изотопный обмен кислорода с оксидами La2−xCaxZr2O7−α

Abstract

The oxygen isotope exchange method with equilibration of the isotope composition of the gas phase was used to obtain temperature dependences of oxygen diffusion coefficients and oxygen heterogeneous exchange rates with oxides La2−xCaxZr2O7−α (x = 0; 0.05; 0.1) in the temperature range of 600–900 °C and oxygen partial pressure equals 1 kPa. The oxygen diffusion coefficient was found to increase with increasing temperature and calcium content in the oxide. It is shown that an increase in the concentration of calcium leads to a decrease in the rate of dissociative adsorption through the segregation of the dopant on the surface and blocking of the active adsorption sites La-O, and also to an increase in the rate of incorporation due to an increase in the concentration of oxygen vacancies.

В работе методом изотопного обмена кислорода с уравновешиванием изотопного состава газовой фазы исследована кинетика обмена кислорода газовой фазы с оксидами La2−xCaxZr2O7−α (x = 0; 0.05; 0.1), имеющих структуру пирохлора. Получены температурные зависимости коэффициентов диффузии и скоростей обмена кислорода с исследуемыми оксидами в температурном интервале 600–900 °C и давлении кислорода 1 кПа. Установлено, что с ростом температуры и с повышением содержания кальция в оксиде коэффициент диффузии кислорода увеличивается. Показано, что увеличение концентрации кальция приводит к уменьшению скорости диссоциативной адсорбции из-за сегрегации допанта на поверхности и, как следствие, блокирования активных центров адсорбции La-O, а также увеличению скорости инкорпорирования вследствие увеличения концентрации кислородных вакансий.