Structural and electrical characterisation of Nb⁵⁺ and Cr⁶⁺ substituted La₂Mo₂O₉

Abstract

La2Mo2-yByO9-δ (B=Cr and Nb) series have been prepared as nanocrystalline materials from a freeze-drying precursor method. The structural characterisation and stabilisation of the high temperature β-polymorph were investigated by high resolution X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The overall conductivity was studied by impedance spectroscopy in the temperature range of 200-800ºC. Nb has a solubility limit of y less than 0.1 in La2Mo2O9, stabilising the β-polymorph at room temperature. On the other hand, Mo can be partially substituted by Cr up to y=1 and it also stabilises the β-polymorph. These substitutions do not improve the ionic conductivity compared to non-substituted La2Mo2O9. Only the sample with highest Cr-content showed a significant enhancement of the overall conductivity, which seems to be explained by an increase of the electronic contribution due to Cr reduction.La serie de compuestos La2Mo2-yByO9-δ (B=Cr and Nb) ha sido preparada en forma de materiales nanocristalinos a partir de un método de precursores liofilizados. La caracterización estructural y estabilización del polimorfo-β de alta temperatura fueron investigadas por difracción de rayos-X de alta resolución (XRD) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). La conductividad total fue estudiada por espectroscopía de impedancia en el rango de temperaturas de 200-800ºC. El Nb tiene una solubilidad límite de solo y=0.1 en La2Mo2O9 y estabiliza el polimorfo-β a temperatura ambiente. Por otra lado, el Mo puede ser parcialmente substituido por Cr hasta y=1 estabilizando también el polimorfo-β. Estas sustituciones no mejoran la conductividad iónica de la fase original La2Mo2O9. Únicamente la muestra con mayor contenido en Cr mostró un aumento significativo de la conductividad, el cual parece ser explicado por un incremento de la contribución electrónica debido a la reducción del Cr.

Keywords

• La2Mo2O9
• solid electrolyte
• phase transition
• La2Mo2O9
• electrolito sólido
• transición de fase