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“Electrical characterization of ruddlesden-popper phases with preferred orientations and tunable composition [La,Sr][Al,Ga,Mg,Na]O4-δ ″
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:105001832163
DOI 10.1016/J.CERAMINT.2025.03.027
Año 2025
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This work investigates the structural, morphological, and electrical properties of a Ruddlesden-Popper phase LaSrAl0.4Ga0.4Mg0.1Na0.1O4-δ, synthesized via the Pechini method, with potential applications as a solid electrolyte in solid oxide fuel cells (SOFCs). For the first time, this phase exhibits a preferred crystallographic orientation and a plate-like microstructure with 45° alignments around the compression axis. X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement confirm a strong orientation of the (004) and (105) Miller planes and a proper Ga/Al cation distribution at the Wyckoff 2a site. Scanning electron microscopy (SEM) reveals a dense (∼96 %) plate-like microstructure. Electrical characterization demonstrates a significant three-order-of-magnitude improvement in conductivity compared to undoped samples, with values of 28.9 mS/m at 845 °C and 13 mS/m at 749 °C. The oxygen ion activation energy is reduced by 22 % (1.28 eV) due to Mg and Na dopants, which enhance oxygen vacancy formation and ion mobility. Additionally, a distribution of relaxation times (DRT) analysis was performed using DRT Tools software, distinguishing contributions from intergranular conduction (0.2–1.2 μS), grain boundary conduction (3.9–29 μS), and electrode-electrolyte interface processes (78–500 μS) at 507°C-592 °C. These findings highlight the potential of this material for SOFC applications, offering enhanced ionic transport properties and improved densification.

Revista



Revista ISSN
Ceramics International 0272-8842

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Disciplinas de Investigación



WOS
Materials Science, Ceramics
Scopus
Materials Chemistry
Electronic, Optical And Magnetic Materials
Process Chemistry And Technology
Ceramics And Composites
Surfaces, Coatings And Films
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Mariño, C. - Universidad de Santiago de Chile - Chile
2 SERAFINI-SSA, DANIEL OSVALDO Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
3 TRONCOSO-AGUILERA, LORETO DEL PILAR Mujer Universidad Austral de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo

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Agradecimientos



Agradecimiento
CM acknowledges the Fondecyt project number 3220145. LT acknowledges the Fondecyt project 1220630 (ANID) and the Millennium Institute on Green Ammonia as Energy Vector - MIGA (ICN2021_023) (ANID).
CM acknowledges the Fondecyt project number 3220145.

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