Defect-fluorite oxides M1-yLnyO2-y/2 (Ln = lanthanide; M = Hf, Zr, Ce, U, Th): Structure, property, and applications

Pure and Applied Chemistry

Volumn 79, Issue 10, 2007, Pages 1691-1729

  Nakamura, Akio ^a   Masaki, Nobuyuki ^a   Otobe, Haruyoshi ^a   Hinatsu, Yukio ^b   Wang, Junhu ^c   Takeda, Masuo ^c  

^a JAPAN ATOMIC ENERGY AGENCY   (Japan)

^b HOKKAIDO UNIVERSITY   (Japan)

^c TOHO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

C type structure; Defect fluorite oxides; Fluorite structure; Lattice parameter; Local structure; M ssbauer spectroscopy; Non Vegardian behavior; Powder X ray diffraction; Pyrochlore structure; Stabilized zirconia (hafnia)

Indexed keywords

EID: 35348863735     PISSN: 00334545     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1351/pac200779101691     Document Type: Conference Paper

References (106)

1. T. Uehara, K. Koto, S. Emura, F. Kanamaru. Solid State Ionics 23, 331 (1987).
2. T. Moriga, S. Emura, A. Yoshiasa, S. Kikkawa, F. Kanamaru, K. Koto. Solid State Ionics 40/41, 357 (1990).
3. D. Komyoji, A. Yoshiasa, T. Moriga, S. Emura, F. Kanamaru, K. Koto. Solid State Ionics 50, 291 (1992).
4. O. T. Sørensen (Ed.). Nonstoichiometric Oxides, Academic Press, New York (1981).
5. A. S. Nowick. Diffusion in Crystalline Solids, G. E. Murch, A. S. Nowick (Eds.), pp. 143-188, Academic Press, New York (1984).
6. T. Fujino, C. Miyake. In Handbook on the Physics and Chemistry of the Actinides, Vol. 6, A. J. Freeman, C. Keller (Eds.), Chap. 3, pp. 155-240, Elsevier Science, Amsterdam (1991).
7. N. Sakai, K. Yamaji, T. Horita, Y. P. Xiong, H. Yokokawa. In Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Vol. 35, K. A. Gschneidner Jr., J.-C. G. Bünzli, V. K. Pecharsky (Eds.), pp. 1-43, Elsevier, Amsterdam (2005).
8. M. A. Subramanian, G. Aravamudan, G. V. Subba Rao. Prog. Solid State Chem. 15, 55 (1983).
9. L. Minervini, R. W. Grimes. J. Am. Ceram. Soc. 83, 1873 (2000).
10. A. Nakamura, J. B. Wagner Jr. J. Electrochem. Soc. 127, 2325 (1980).
11. A. Nakamura, J. B. Wagner Jr. J. Electrochem. Soc. 133, 1542 (1986).
12. M. F. Lasker, R. A. Rapp. Z. Phys. Chem. NF 49, 198 (1966).
13. R. N. Blumenthal, F. S. Brugner, G. E. Garnier. J. Electrochem. Soc. 120, 2320 (1973).
14. C. Degueldre, U. Kasemeyer, F. Botta, G. Ledergeber. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 412, 15 (1996).
15. K. E. Sickafus, Hj. Matzke, Th. Hartmann, K. Yasuda, J. A. Valdez, P. Chodak III, M. Nastasi, R. A. Verral. J. Nucl. Mater. 274, 66 (1999).
16. S. X. Wang, B. D. Begg, L. M. Wang, R. C. Ewing, W. J. Weber, K. V. G. Kutty. J. Mater. Res. 14, 4470 (1999).
17. W. J. Weber, R. C. Ewing. Science 289, 2051 (2000).
18. R. C. Ewing, W. J. Weber, J. Lien. J. Appl. Phys. 95, 5949 (2004).
19. C. O'Driscoll. Chem. Br. Jan., 16 (2001).
20. K. E. Sickafus, L. Minervini, R. W. Grimes, J. A. Valdez, M. Ishimura, F. Li, K. J. McClellan, T. Hartmann. Science 289, 748 (2000).
21. T. Van Dijk, K. J. de Vries, A. J. Burggraaf. Phys. Status Solidi A 58, 115 (1980).
22. A. J. Burggraaf, T. Van Dijk, M. J. Verkerk. Solid State Ionics 5, 519 (1981).
23. M. P. Van Dijk, K. J. de Vries, A. J. Burggraaf. Solid State Ionics 9/10, 913 (1981).
24. M. P. Van Dijk, A. N. Cormack, A. J. Burggraaf, C. A. Catlow. Solid State Ionics 17, 159 (1981).
25. M. P. Van Dijk, F. C. Mulhoff, A. J. Burggraaf. J. Solid State Chem. 62, 377 (1986).
26. D. Steele, B. E. Fender. J. Phys. C: Solid State Phys. 7, 1 (1974).
27. M. Morinaga, J. B. Cohen. Acta. Crystallogr., Sect. A 36, 520 (1980).
28. M. H. Tuller, J. D.-Ghys, H. Dexpert, P. Lagarde. J. Solid State Chem. 69, 153 (1987).
29. M. Cole, C. R. A. Catlow, J. P. Dragun. J. Phys. Chem. Solids 51, 507 (1990).
30. H. Otobe, A. Nakamura. Solid Oxide Fuel Cells (SOFC)-VI, Electrochem. Soc. Proc 99-19, p. 463, NJ (1999).
31. (a) N. M. Masaki, N. R. D. Guillermo, H. Otobe, A. Nakamura, Y. Izumiyama, Y. Hinatsu. In Mass and Charge Transport in Inorganic Materials: Fundamentals to Devices, Part A, P. Vincenzini, V. Buscaglia (Eds.), p. 1233, TECHNA, Faenza (2000);
32. (b) D. Harada, Y. Hinatsu, N. M. Masaki, A. Nakamura. J. Am. Ceram. Soc. 85, 647 (2002);
33. (c) N. M. Masaki, H. Otobe, A. Nakamura. Hyperfine Interact. C 305 (2003);
34. (d) N. M. Masaki, H. Otobe, A. Nakamura, D. Harada, K. Ito, Y. Sasaki, Y. Hinatsu. J. Nucl. Sci. Technol. Suppl. 3, 217 (2002);
35. (e) N. M. Masaki, H. Otobe, A. Nakamura, D. Harada, Y. Hinatsu. Mater. Res. Bull. 40, 650 (2005);
36. (f) N. M. Masaki, A. Nakamura, F. Furuuchi, Y. Hinatsu. J. Phys. Chem. Solids 66, 312 (2005).
37. R. D. Shannon. Acta Crystallogr., Sect. A 32, 751 (1976).
38. (a) J. Wang, A. Nakamura, M. Takeda. Solid State Ionics 164, 185 (2003);
39. (b) J. Wang, H. Otobe, A. Nakamura, M. Takeda. J. Solid State Chem. 176, 105 (2003);
40. (c) A. Nakamura, H. Otobe, J. Wang, M. Takeda. J. Phys. Chem. Solids 66, 35 (2005);
41. (d) J. Wang, M. Takeda, A. Nakamura. J. Nucl. Mater. 340, 33 (2005).
42. I. C. Cosentino, R. Muccillo. Mater. Lett. 48, 253 (2001).
43. D. J. Kim. J. Am. Ceram. Soc. 72, 1415 (1989).
44. R. P. Ingel, D. Lewis III. J. Am. Ceram. Soc. 69, 1415 (1986).
45. V. I. Aleksandrov, G. E. Valyano, B. V. Luken, V. V. Osiko, A. E. Cautbort, V. M. Tatarintsev, V. N. Filatova. Izv. Akad. Nauk. SSSR, Neorg. Mater. 12, 273 (1976).
46. (a) M. Yashima, N. Ishizawa, M. Yoshimura. J. Am. Ceram. Soc. 75, 1541 (1992);
47. (b) M. Yashima, N. Ishizawa, M. Yoshimura. J. Am. Ceram. Soc. 75, 1550 (1992).
48. A-an Zen. Am. Mineral. 41, 523 (1956).
49. C. P. Kempter. Phys. Status Solidi 18, K117 (1966).
50. P. P. Porta, A. Anichini. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 76, 2448 (1980).
51. V. Grover, A. K. Tyagi. J. Nucl. Mater. 305, 83 (2002).
52. (a) F. A. Mumpton, R. Roy. J. Am. Ceram. Soc. 43, 234 (1960);
53. (b) H. Radzewitz. KFK433 (1966).
54. (a) Y. Hinatsu, T. Fujino. J. Solid State Chem. 60, 244 (1985);
55. (b) Y. Hinatsu, T. Fujino. J. Solid State Chem. 63, 250 (1986).
56. P. Duwez, E. Loh. J. Am. Ceram. Soc. 40, 321 (1957).
57. E. C. Subbarao, P. H. Sutter, J. Hrizo. J. Am. Ceram. Soc. 48, 443 (1965).
58. T. Kudo, H. Obayashi. J. Electrochem. Soc. 122, 142 (1975).
59. J. D. Mucllourgh. J. Am. Chem. Soc. 72, 1386 (1950).
60. R. T. Dirstine, R. N. Blumenthal, T. F. Kuech. J. Electrochem. Soc. 126, 264 (1979).
61. M. R. Thornber, D. J. M. Bevan, E. Summerville. J. Solid State Chem. 1, 545 (1970).
62. P. Duran, C. Pascual, J. P. Coutures, S. R. Skaggs. J. Am. Ceram. Soc. 66, 101 (1983).
63. F. M. Spiridinov, L. M. Komissarova. Zh. Neorg. Khim. 15, 875 (1970).
64. A. I. Ioffe, D. S. Ruthman, S. V. Karpachov. J. Phys. Chem. Solids 23, 141 (1977).
65. R. E. W. Casselton. Phys. Status Solidi A 2, 571 (1070).
66. J. Leferire. Ann. Chim. 8, 117 (1963).
67. W. Baukel, R. Sheidegger. Ber. Dtsch. Keram. Soc. 45, 611 (1968).
68. V. S. Stubican, R. C. Hink, S. P. Roy. J. Am. Ceram. Soc. 61, 17 (1978).
69. JCPDS Powder Diffraction File™ (Inorganic Phases) (1941-2001) and its subsequent CD-ROM version, International Centre for Diffraction Data, PA, USA.
70. J. J. Katz, G. Seaborg, L. S. Morss. In The Chemistry of the Actiniae Elements, Vol. 2, p. 1156, Chapman and Hall, New York (1986).
71. D. Michel, M. Perez, Y. Jorba, R. Collongues. Mater. Res. Bull. 9, 1457 (1974).
72. (a) V. I. Goldanskii, E. F. Markov. In Chemical Applications of Mössbauer Spectroscopy, V. I. Goldanskii, R. H. Herber (Eds.), p. 103, Academic Press, New York (1968);
73. (b) N. N. Greenwood, T. C. Gibb. Mössbauer Spectroscopy, Chapman and Hall, London (1971);
74. (c) G. Czjzek. In Mössbauer Spectroscopy Applied to Magnetism and Materials Science, Vol. 1, G. J. Long, F. Grandjean (Eds.), Chap. 9, Plenum Press, New York (1993);
75. (d) H. Sano. Mössbauer Spectroscopy, The Chemical Application, Kodansha, Tokyo (1972) (in Japanese).
76. P. D. Battle, T. C. Gibb, P. Lightfoot, D. C. Munro. J. Solid State Chem. 83, 31 (1989).
77. C. L. Chien, A. W. Sleight. Phys. Rev. B 18, 2031 (1978).
78. (a) H. Armon, E. R. Bauminger, A. Diamant, I. Nowik, S. Ofer. Solid State Commun. 15, 543 (1973);
79. (b) E. R. Bauminger, A. Diamant, I. Feiner, I. Nowik, S. Ofer. Phys. Lett. A 50, 321 (1974);
80. (c) E. R. Bauminger, A. Diamant, I. Feiner, I. Nowik, A. Mustachi, S. Ofer. J. Phys. Colloque C6, T37, C6-47 (1976);
81. (d) B. D. Dunlop, G. K. Shenoy, J. M. Friedt, M. Meyer, G. J. McCarthy. Phys. Rev. B 18, 1936 (1978).
82. S. Tanabe, K. Hirao, N. Soga. J. Non-Cryst. Solids 113, 178 (1989).
83. C. Keller, U. Berndt, H. Engener, L. Leiter. J. Solid State Chem. 4, 453 (1972).
84. A. Nakamura, K. Yoshii. J. Nucl. Sci. Technol. Suppl. 3, 160 (2002).
85. (a) A. Nakamura. Z. Phys. Chem. 207, 223 (1998);
86. (b) C. Miyake, T. Isobe, S. Imoto. J. Nucl. Mater. 152, 64 (1988).
87. (a) I. D. Brown. In Structure and Bonding in Crystals, Vol. II, M. O'Keeffe, A. Navrotsky (Eds.), Chap. 14, pp. 1-30, Academic Press, New York (1981);
88. (b) I. D. Brown. The Chemical Bond in Inorganic Chemistry, IUCr Mongraphs on Crystallograpy-12, Oxford University Press, Oxford (2002).
89. S. M. Haile, S. Meilicke. Mater. Res. Soc. Proc. 398, 599 (1995).
90. J. Wang, M. Takeda, T. Shishido. J. Nucl. Mater. 340, 52 (2004).
91. M. Zinkevich, Ch. Wang, F. M. Morales, M. Rühle, F. Aldinger. J. Alloys Compd. 398, 261 (2005).
92. W. A. Barton, J. D. Cashion. J. Phys. C 12, 2897 (1979).
93. M. J. Besnus, J. P. Kappler, A. Meyer. J. Phys. F: Metal Phys. 13, 597 (1983).
94. (a) C. Degueldre, P. Tissot, H. Lartigue, M. Pouchon. Thermochim. Acta 403, 267 (2003);
95. (b) M. V. Nevitt, Y. Fang, S.-K. Chan. J. Am. Ceram. Soc. 73, 2502 (1990);
96. (c) T. Tojo, T. Atake, T. Mori, H. Yamamura. J. Chem. Thermodyn. 31, 831 (1999).
97. (a) H. W. Goldstein, E. F. Nelson, P. W. Walsh, D. White. J. Phys. Chem. 63, 1445 (1959);
98. (b) B. M. Walsh, J. M. McMahon, W. C. Edwards, N. P. Barnos, R. W. Equall, R. L. Hutcheson. J. Opt. Soc. Am. 19, 2893 (2002);
99. (c) H. Li, C. Y. Wu, J. C. Ho. Phys. Rev. B 49, 1447 (1994).
100. (a) S. Lutique, P. Javorsky, R. M. J. Konings, J.-C. Krupa, A. C. G. van Genderen, J. C. van Miltenburg, F. Wastin. J. Chem. Thermodyn. 36, 609 (2004);
101. (b) S. Lutique, P. Javorsky, R. M. J. Konings, A. C. G. van Genderen, J. C. van Miltenburg, F. Wastin. J. Chem. Thermodyn. 35, 955 (2003);
102. (c) Z. Hiroi, K. Matsuhira, S. Takagi, T. Tayama, T. Sakakibara. J. Phys. Soc. Jpn. 72, 411 (2003);
103. (d) J. M. Pruneda, E. Artacho. Phys. Rev. B 72, 085107 (2005);
104. (e) S. W. Han, J. S. Gardner, C. H. Booth. Phys. Rev. B 69, 024416 (2004).
105. K. Kawata, H. Maekawa, T. Nemoto, T. Yamamura. Solid State Inonics 177, 1687 (2006).
106. T. Hisashige, Y. Yamamura, T. Tsuji. J. Alloys Compd. 408-412, 1153 (2006).