Фундаментальное материаловедение

Электроповерхностный перенос в ячейке WO3|MeWO4|WO3 (Me=Ca, Sr, Ba) и
взаимные процессы на гетерофазных границах
Сафонова И.Г. 1 , Пестерева Н.Н. 2
студент 1 , аспирант 2
Уральский государственный университет им. А.М.Горького, Екатеринбург, Россия
E–mail: Murrish_sf@e1.ru
Одной из актуальных задач химии твердого тела является разработка методов и
изучение закономерностей синтеза функциональных материалов с необычными и
практически важными свойствами. Исследования образования поверхностных фаз в
керамических материалах сейчас находятся еще в стадии накопления
экспериментального материала.
В предыдущих работах эксперименты по электроповерхностному переносу WO3 в
МеWO4 проводились с образцами, полученными по стандартной керамической
технологии.
В настоящей работе была поставлена задача получить вольфраматы
щелочноземельных металлов типа МеWO4 (Ме=Са, Sr, Ba), используя нитрат -
органическую технологию, а также провести эксперименты по электроповерхностному
переносу в ячейке (–) Pt⏐WO3⏐MeWO4⏐WO3⏐Pt (+), (Ме=Са, Sr, Ba) при Т = 850-900 0 С.
После прохождения через ячейку электрического тока во всех случаях
наблюдается картина, схожая качественно и количественно для всех МеWO4. При
увеличении Q масса WO3, перенесенного в керамику МеWO4, возрастает
пропорционально заряду, прошедшему через ячейку. Масса катодного брикета WO3
уменьшается; WO3 в виде отдельной фазы заполнял внутреннюю поверхность керамики
МеWO4. Брикеты WO3, изначально имевшие зеленовато-желтую окраску, после
эксперимента претерпевают следующие изменения: анодная секция WO3 (+) всегда
равномерно светлеет, а катодная WO3 (-) становится темно-зеленой. Для WO3 (-) изменение
окраски начинается в области, прилегающей к МеWO4, и по мере пропускания тока зона
потемнения постепенно двигается по WO3 (-) в направлении (+) электрода. Необратимое
глубокое зеленое окрашивание брикета WO3(-) вероятно связано с наличием малых
включений фазы тетрагонально-вольфрамовой бронзы (хорошо известного
высокопроводящего материала), которая образуется в результате частичного
восстановления поверхности WO3 на границе «зерно WO3| Me-содержащая пленка»:
(WO3 + xМе 2+ + 2xe - →MexWO3).
Таким образом, на гетерофазном интерфейсе WO3│МеWO4 образуется
неавтономная фаза MeW-s, и реальное строение границы можно изобразить следующей
схемой: WO3M MeW-s│ MeW-sM МеWO4, отображающей проникновение MeW-s в оба
исходных брикета.
Общий характер изменения массы брикетов вольфраматов и глубины
проникновения WO3 повторяет данные для ячеек с вольфраматами, полученными по
керамической технологии. Однако следует заметить, что эти изменения этих
характеристик здесь носят более выраженный характер, проявляющийся в существенно
большей скорости взаимопроникновения WO3 и MeWO4. Это связано с тем, что
вольфраматы, полученные по нитрат - органической технологии имеют меньший размер
зёрен, более развитую и активную внутреннюю поверхность по сравнению с
«твердофазными».
Авторы признательны профессору, д.х.н. Нейману А.Я. за постановку задачи.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №06-03-90170-
ННФ_а).