Synthesis, structural and physicochemical characterization of BaFe1-xAlxO3−Δ oxides

Abstract

In this study, BaFe1−xAlxO3-δ (0 ≤ x ≤ 0.3) perovskite-type oxides were prepared by sol-gel method using citric acid as chelating agent. The samples were subjected to various calcination temperatures in order to investigate the physicochemical properties of the oxide affected by the parameter. Thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) techniques are used to explore precursor decomposition and to establish adequate calcination temperature for the preparation of the nanopowders. The studied compounds have hexagonal crystal structure at the temperature of 1123 K. The samples obtained after calcination at 1123 K were characterized by XRD, Brunauer-Emmett-Teller surface area analysis, scanning electron microscopy, powder size distribution and electrical conductivity. The microstructure and morphology of the compounds show that the particles are nearly spherical in shape and are partially agglomerated. The highest surface area and total pore volume are achieved for BaFe0.8Al0.2O3-δ oxide. Temperature dependence of electrical conductivity shows a semiconducting behavior. За допомогою золь-гель методу з використанням лимонної кислоти як хелатного агента отримано оксиди BaFe1−xAlxO3-δ (0 ≤ x ≤ 0.3) зі структурою типу перовскіту. Досліджено вплив температури прокалювання на фізико-хімічні властивості оксиду. За допомогою термогравіметричного аналізу, Фур’є інфрачервоної спектроскопії та рентгенівської дифракції вивчено розклад прекурсора і визначено адекватну температуру прокалювання для отримання нанопорошків. Встановлено, що за температури 1123 К сполуки мають гексагональну кристалічну структуру. Зразки, отримані після прокалювання при 1123 К, досліджено за допомогою рентгенівської дифракції, аналізу Брунауера-Еммета-Теллера (БЕТ), скануючої електронної мікроскопії та визначено їх електропровідність. Мікроструктурними і морфологічними дослідженнями встановлено, що частинки мають практично сферичну форму і частково агломеруються. Показано, що найбільшу площу поверхні і загальний об’єм пор має оксид BaFe0.8Al0.2O3-δ. Напівпровідниковий характер доведений температурною залежністю електропровідності.