Charge transfer at oxygen/zirconia interface at elevated temperatures: Part 3: Segregation induced interface properties

Abstract

The present paper considers segregation of lattice elements, including dopants and impurities, in oxide materials and its effect on the formation of concentration gradients within the interface layer. Segregation is discussed in terms of the effect of temperature and oxygen partial pressure on segregation induced enrichment of interfaces in oxide materials and related local properties. The phenomenon of segregation and its impact on surface composition is outlined for yttria-stabilised zirconia (YSZ), where it impacts upon the performance of zirconia at elevated temperatures. The difference between equilibrium segregation and non-equilibrium segregation is discussed. In the former case, the segregation induced data represent specific materials properties. In the latter case, non-equilibrium segregation leads to a complex distribution of concentration gradients and structures, which are a reflection of the applied experimental procedures rather than of material properties.

Evaluation of Segregation in Polycrystalline 10 mol% Yttria Doped Zirconia (10YSZ)

“…There has been an accumulation of data indicating that the performance of yttriastabilised zirconia (YSZ) in electrochemical devices, is strongly influenced by interfaces rather than the bulk phase [1][2]. Awareness is growing that properties of interfaces, such as the local chemical composition, differ from those of the bulk phase as a result of segregation.…”

Charge transfer at oxygen/zirconia interface at elevated temperatures: Part 5: Reactivity models

“…The effect of oxygen chemisorption on WF will be considered in terms of equations (5), (7) and (8). Shifts of these equilibria to the right always result in an increase in WF.…”

Modificação da energia de superfície em nano-óxidos do sistema SnO₂-TiO₂preparados por síntese química.

“…35 Verifica-se na equação 9 que a redução da temperatura tem como consequência uma maior concentração de B na superfície, ou seja, maior segregação. Contudo, é importante considerar que a redução da temperatura acarreta em um maior tempo necessário para a segregação atingir o equilíbrio.…”

“…Contudo, é importante considerar que a redução da temperatura acarreta em um maior tempo necessário para a segregação atingir o equilíbrio. 35 Alguns trabalhos têm destacado também que a atmosfera durante a síntese e processamento tem um efeito substancial na segregação em sistemas de óxidos. 35;36 Foi demonstrado que a pressão parcial de O2 na atmosfera é determinante para o equilíbrio de defeitos na superfície, os quais podem ter como consequência a segregação de certos íons.…”

“…35 2. 38 Contudo, a energia de superfície foi determinada por calorimetria de dissolução e não foi considerada a presença de interfaces sólido-sólido.…”