Nanomaterialer for kjemisk oksygenlagring

Abstract

Faserene nanokrystalline pulvere av heksagonal RMnO3, hvor R er Y eller Dy, ble syntetisert med en våt-kjemisk syntesemetode , og prøvene ble varmebehandlet ved forskjellige temperaturer for å oppnå varierende krystallittstørrelser. Reduserende atmosfære under varmebehandlingen var ikke nødvendig for å oppnå faserent h-YMnO3 og h-DyMnO3. For DyMnO3 prøvene, var det ingen åpenbar trend for hvilke syntesebetingelser som favoriserte den heksagonale fasen. De nanokrystalline h-YMnO3 og h-DyMnO3 -prøvene varierte i størrelse fra 17 til 55,4 nm. Disse ble studert nærmere.For å studere oksygen lagringskapasitet på materialene, ble de studert med termogravimetrisk analyse i temperaturer opp til 5000 grader C oksygenrik atmosfærer. Analysene viste at mindre krystallitstørrelse ga raskere opptak av oksygen i materialer med krystallittstørrelser under 60 nm, noe som indikerer endelige størrelseseffekter. De høyeste målte OSCs for h-\ce{YMnO3} og h-DyMnO3 var henholdsvis delta = 0.25 og delta = 0.23 , med en lineær avhengighet av krystallittstørrelse. Det var ingen synlig forskjell mellom OCD for YMnO3 forhold til DyMnO3, men oksygen gikk inn i YMnO3 ved lavere temperaturer. Høytemperatur-røntgendiffraksjon viste at gittervolumet avtok i oksygenrike forhold. Strukturendringer i YMnO3 og DyMnO3 på grunn av ikke-støkiometri viste en sammentrekning i c-aksen og en liten utvidelse i a-aksen ved avkjøling. Gittersammentrekningen oppsto som følge av en kontraksjon langs c-aksen, mens a-aksen ble utvidet noe. Tetthetsfunksjonalteori-beregninger hvor konsentrasjonen av oksygen i strukturen ble variert, støttet disse funnene.