hrvatski

Polaronska vodljivost u WO3-P2O5 i MoO3-P2O5 staklima

Fosfatna stakla koja sadrže okside prijelaznih metala pokazuju polaronsku vodljivost kao rezultat preskoka elektrona s iona prijelaznog metala nižeg oksidacijskog stanja na ion višeg oksidacijskog stanja, a opisuje se modelom preskoka malog polarona (engl. small polaron hopping). Ovi materijali pokazuju veliki potencijal za primjenu u različitim elektrokemijskim uređajima te je istraživanje odnosa strukture i električkih svojstva važno za njihov razvoj i tehnološku implementaciju. Cilj istraživanja bio je odrediti faktore koji utječu na polaronsku vodljivost u binarnim xWO3-(100-x)P2O5 i xMoO3-(100-x)P2O5, x=40–80 mol% staklima. U tu svrhu, električna svojstva stakala istražena su impedancijskom spektroskopijom u širokom frekvencijskom (0.01 Hz – 10^6 Hz) i temperaturnom (303 K – 513 K) području. Strukturne promjene nastale dodatkom WO3 i MoO3 praćene su Ramanovom spektroskopijom, a udjeli metala u različitim oksidacijskim stanjima određeni su metodom elektronske spinske rezonancije. Budući da W i Mo pripadaju istoj, VI grupi elemenata za očekivati je da WO3-P2O5 i MoO3-P2O5 stakla pokazuju slična kemijska i strukturna svojstva. Međutim, rezultati su pokazali značajno veću DC provodnost volframskih stakala od molibdenskih analognog sastava iako je udio W5+/Wtot bitno manji od Mo5+/Motot (slika 1). Također, ovisnost DC provodnosti o udjelu WO3 i MoO3 nije linearna već pokazuje maksimalnu vrijednost na x(WO3/MoO3)=60 mol%. Opažene razlike i trendovi provodnosti posljedica su razlika u strukturi ovih stakala. Ramanovom spektroskopijom uočeno je klasteriranje WO6 oktaedara koji se povezuju -W5+–O–W6+–O–W5+- mostovima i pogoduju bržem polaronskom transportu, dok se s druge strane, MoO6 i MoO4 poliedri ravnomjerno ugrađuju u fosfatnu mrežu. Pri visokim udjelima WO3 opažen je pad provodnosti zbog male količine fosfatnih jedinica koje u kombinaciji s klasteriranjem volframskih jedinica stvaraju „crystal-like“ strukturu u kojoj je prijenos polarona otežan. Kod stakala koja sadrže MoO3 porast DC provodnosti posljedica je porasta udjela metalnog oksida, dok je smanjenje provodnosti povezano s drastičnim padom udjela Mo5+/Motot. Ovo istraživanje pokazalo je da polaronska vodljivost osim što ovisi o udjelu metalnog oksida i metala u nižem oksidacijskom stanju izrazito ovisi i o strukturi odnosno ugradnji različitih WO3 i MoO3 jedinica u fosfatnu mrežu.

stakla ; električna svojstva ; Ramanova spektroskopija

nije evidentirano