Abstrakt

Charakterisierung und Untersuchungen zur Ionenleitfähigkeit eines nanodispersen SiO2-Mischsystems mit x NaNO3 und (1-x) Sr(NO3)2

S Narender Reddy

Die Variation der Gleichstrom-Ionenleitfähigkeit mit Temperatur und Molprozentsatz in dispergierten gemischten Ionenleitern aus Natrium- und Strontiumnitraten wird vorgestellt. Die Wirtsmaterialien, gemischte Systeme aus NaNO3- und Sr(NO3)2-Einkristallen, wurden mithilfe der Lösungstechnik gezüchtet. Die Pulver unterschiedlicher Zusammensetzungen gemischter Systeme wurden hergestellt und anschließend mit SiO2 (10 nm) in einem bestimmten Molprozentsatz dispergiert. Pellets wurden bei einem Druck von etwa 5 t/m² hergestellt und 20 Stunden lang bei 250 °C gesintert. Die Röntgenbeugungsmuster der dispergierten Systeme bei Raumtemperatur zeigen die Koexistenz von drei Phasen. Das Fourier-Transform-Infrarotspektrum der dispergierten Systeme im Wellenzahlenbereich von 400 bis 4000 cm-1 zeigt die Existenz von drei Phasen und bestätigt auch die Existenz des OH-Bandes. In den dispergierten Systemen nimmt die Leitfähigkeitssteigerung mit dem Molprozentsatz (m/o) zu, mit einem Schwellenwert bei 20,55 m/o, ab dem die Steigerung bei weiterer Steigerung des Molprozentsatzes zu sinken beginnt. Die maximale Steigerung bei 20,55 m/o liegt im Vergleich zum gemischten System im Bereich der extrinsischen Leitung um mehr als zwei Größenordnungen. Die Leitfähigkeitssteigerung in diesen Systemen wird mithilfe von Maiers Raumladungsmodell erklärt. Die Leitfähigkeitssteigerung in den dispergierten Systemen wird hauptsächlich den erhöhten Konzentrationsdefekten in der Raumladungsschicht zugeschrieben, die zwischen dem Wirtsmaterial und dem Dispersoid gebildet wird. Des Weiteren kann der Leitfähigkeitsabfall auf die Abnahme der gesamten effektiven Kontaktoberfläche zwischen dem Wirtsmaterial und dem Dispersoid zurückzuführen sein.