نشاط الأكسجين الشبكي في CeO2 المضاف إليه Pr و La للأكسدة السهلة للسخام عند درجات الحرارة المنخفضة

تمت دراسة تأثيرات CeO2 المضاف إليه Pr و La على إزالة الأكسجين الشبكي النشط لأكسدة السخام. أشار التحليل الحراري (الحراري الوزن) تحت تدفق N2 إلى أنه، على الرغم من انخفاض محتوى Ce القابل للتقليل، زادت كمية نقص الأكسجين مع زيادة محتوى La (x) إلى 15 مول % في Ce0.80–xPr0.20LaxO2. في جو خامل، زاد إدخال فراغات الأكسجين عن طريق إضافة La من كمية الأكسجين الشبكي المتاحة لإزالة الغازات. في تبادل نظائر الأكسجين، تحت تدفق 18O2، تم تفضيل إزالة جزيئات الأكسجين التي تحتوي على ذرة أكسجين شبكي (16O) بسبب إضافة Pr و La في CeO2. تزيد هذه الإضافات من ثابت معدل التبادل بين ذرات الأكسجين في الطور الغازي والشبكي. كانت طاقة التنشيط الظاهرة، المستمدة من مخطط أرهينيوس، لـ CeO2 و Ce0.80Pr0.20O2 و Ce0.65Pr0.20La0.15O2 هي 311 و 230 و 135 كيلوجول/مول على التوالي. تشير القيم إلى أن إضافة Pr و La تسبب تبادل الأكسجين بسهولة بين الطور الغازي والصلب. أظهر مقارنة ثابت معدلات تكوين 16O18O تحت تدفق 18O2 وتدفق خليط 18O2/16O2 أن الأكسجين الشبكي يسهم بشكل أساسي في تفاعل التبادل. تم الحصول على معامل التبادل السطحي (k) ومعامل الانتشار (D) عن طريق تحليل كثافة الأيونات الثانوية (SIMS) للعمق للأكاسيد بعد تلدين الانتشار في 18O2. تزيد قيم كل من k و D عن طريق إضافة Pr و La، ويزداد بشكل كبير بشكل خاص قيمة معامل التبادل السطحي، k. لذلك، تعزز إضافة Pr و La تبادل الأكسجين مع الأكسجين الشبكي، وبالتالي يمكن أن يكون النشاط العالي لأكسدة السخام عند درجات الحرارة المنخفضة مرتبطًا بزيادة مساهمة الأكسجين الشبكي.