Метод рентгеновской абсорбционной спектроскопии применен для исследования зарядовых состояний ионов кобальта в наноструктурированных сложных оксидах GdBaCo 2 O5.5. На основе анализа эксперимен-тальных и теоретических данных установлено, что в нанокерамиках GdBaCo 2 O5.5, полученных кручением под давлением, часть ионов кобальта понижает состояние окисления от Co 3+ до Co 2+ .Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема " Электрон", проект № 01201463326) при частичной поддержке РФФИ (проект № 14-02-00432). Измерения рентгеновских спектров выполнены при частичной финансовой поддержке программы УрО РАН (проект № 15-9-2-7) и двухсторонней программы " Российско-Германская лаборатория на BESSY".
ВведениеМатериалы LnBaCo 2 O 5+δ (где Ln -редкоземельный элемент) обладают сложной фазовой диаграммой и наличием ряда структурных и магнитных переходов из-за особенностей слоистой кристаллической структуры, переменной валентности и различного спинового со-стояния кобальта. Изучение природы наносостояния в двойных слоистых оксидах кобальта в основном сосредо-точено на проведении исследований пленок соответству-ющего состава [1,2]. В меньшей степени представлены исследования разупорядочения в системах LnBaCo 2 O 5+δ методами нагружения образцов высоким давлением [3].В то же время изучение свойств данного класса слож-ных оксидов с высокой смешанной ионной и электрон-ной проводимостью является важной задачей для по-вышения их эффективности в качестве твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). Высокие электрохимиче-ские характеристики соединений LnBaCo 2 O 5+δ делают их перспективными материалами для использования в качестве катодов твердотопливных элементов при промежуточных температурах [4,5]. Важным аспектом рассмотрения соединений-материалов ТОТЭ является задача формирования высоких удельных площадей по-верхности рабочих элементов. Применение нанострукту-рированных материалов открывает новые перспективы в каталитических процессах ТОТЭ, таких, например, как возможное уменьшение рабочих температур [6]. Есть все основания полагать, что наноматериалы данного класса соединений будут представлять интерес как с теоретической, так и с практической точки зрения.Соединения GdBaCo 2 O 5+δ имеют сложную слои-стую структуру, состоящую из квадратных слоев, рас-положенных вдоль c-оси, в которой ионы редкозе-мельного элемента и бария располагаются упоря-доченно в разных плоскостях следующим образом:. В этом классе соеди-нений содержание кислорода δ определяет смешанное валентное состояние и координацию ионов кобальта, которая может быть как пирамидальной, так и октаэд-рической. В соединениях GdBaCo 2 O 5+δ степень окис-ления ионов кобальта меняется от −2.5 для δ = 0 (пирамидальное окружение ионов кобальта) до +3.5 для δ = 1 (октаэдрическое окружение ионов кобальта). Для состава с δ = 0.5 присутствуют только трехвалент-ные ионы кобальта с чередующимся пирамидальным и октаэдрическим окружением. Изменение содержания кислорода приводит к изменению зарядового состояния ионов кобальта и, следовательно, сильно влияет на электр...