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As cerâmicas do tipo BIMEVOX, onde ME= metal dopante com estequiometria Bi4Me2xV2(1-x)Ox(11-3x), são conhecidas como eletrólitos sólidos e a utilização destes materiais está voltada principalmente para dispositivos como: sensores de oxigênio, células de combustíveis, conversão de energia, baterias e dispositivos associados à condução iônica. Dada a dificuldade de obter-se materiais policristalinos de alta densidade, buscou-se o método dos precursores poliméricos para obter-se um pó com maior área superficial específica e, consequentemente aumentar a densificação, para melhorar assim a condutividade iônica do oxigênio. As cerâmicas BIMEVOX dopadas com 20% de Titânio em relação ao Vanádio (BITIVOX.20) foram as que apresentaram a maior condutividade, sendo de 5,39 x10-4 (Ω.cm)-1 à temperatura de 200 °C com uma a densidade relativa de 98% Esses resultados são uns dos melhores até o momento reportado na literatura / The BIMEVOX type ceramics present the general formula Bi4Me2xV2(1-x)Ox(11-3x), in which Me stands for the doping metal. They are known as soiid electrolytes and the utilization of these materiais is mairly directed towards devices such as: oxygen sensors, fuel cells, energy conversion, batteries and devices associated to the ionic conduction. Due to the difficulty of obtaining high density polycrystalline materiais, it was used the polymeric precursor method to produced a powder with higher specific surface area and therefore increase the densification, in order to improve the ionic conductivity of oxygen. BIMEVOX ceramics with titanium presenting a doping levei of 20 mol%, in relation to vanadium, (BITIVOX.20) where the ones that presented the highest conductivity, reaching the value of 5,39 x10-4 (Ω.cm)-1 at the temperature of 200 °C with a relative density of 98%. These figures represent one of the best results reported up to now in the literature

As cerâmicas do tipo BIMEVOX, onde ME= metal dopante com estequiometria Bi4Me2xV2(1-x)Ox(11-3x), são conhecidas como eletrólitos sólidos e a utilização destes materiais está voltada principalmente para dispositivos como: sensores de oxigênio, células de combustíveis, conversão de energia, baterias e dispositivos associados à condução iônica. Dada a dificuldade de obter-se materiais policristalinos de alta densidade, buscou-se o método dos precursores poliméricos para obter-se um pó com maior área superficial específica e, consequentemente aumentar a densificação, para melhorar assim a condutividade iônica do oxigênio. As cerâmicas BIMEVOX dopadas com 20% de Titânio em relação ao Vanádio (BITIVOX.20) foram as que apresentaram a maior condutividade, sendo de 5,39 x10-4 (Ω.cm)-1 à temperatura de 200 °C com uma a densidade relativa de 98% Esses resultados são uns dos melhores até o momento reportado na literatura / The BIMEVOX type ceramics present the general formula Bi4Me2xV2(1-x)Ox(11-3x), in which Me stands for the doping metal. They are known as soiid electrolytes and the utilization of these materiais is mairly directed towards devices such as: oxygen sensors, fuel cells, energy conversion, batteries and devices associated to the ionic conduction. Due to the difficulty of obtaining high density polycrystalline materiais, it was used the polymeric precursor method to produced a powder with higher specific surface area and therefore increase the densification, in order to improve the ionic conductivity of oxygen. BIMEVOX ceramics with titanium presenting a doping levei of 20 mol%, in relation to vanadium, (BITIVOX.20) where the ones that presented the highest conductivity, reaching the value of 5,39 x10-4 (Ω.cm)-1 at the temperature of 200 °C with a relative density of 98%. These figures represent one of the best results reported up to now in the literature

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHB.pdf: 13776688 bytes, checksum: 9b5f56dbe44ae31b94d46975c7b7feb5 (MD5) Previous issue date: 2005-11-11 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, the processing of BIMEVOX family ceramics (ME-doped bismuth vanadate, ME =Cu2+, Fe3+ and Ti4+), obtained by precursor oxides fusion method was studied. The resulting powders were valued by X ray diffraction, atomic emission spectrometry, scanning and transmission electronic microscopy, and analyzed by particle size distribution. The obtained results showed the oxides fusion method promoted the formation of the interest phases, with the desired content of dopants. The powders presented a majority crystalline portion and a residual vitreous phase, which can be responsible for the relatively high final densities (above 95%) of the sintered samples, reached at lower temperatures (750 ºC for BICUVOX and 800 ºC for BIFEVOX and BITIVOX) and shorter firing times (4 hours), if compared with some literature data. The microstructure of samples was revealed without any superficial treatment or etching (thermal or chemical), but there is not an explanation for this phenomenon yet. The grains presented a mean size small enough (about 3 µm) to promote a reproducibility of the electrical conductivity over a heatingcooling thermal cycle, at the temperature range valued (150 450 ºC). Electrical conductivity was not significantly influenced by the pO2 not even for the final density of the samples, and the activation energy values for the conduction presented small difference. Electrical measurements indicated the presence of order-disorder transformations in between 450-500 °C, which were showed up through the change of the slope in the conductivity-temperature curves. According to the carried out tests in prototypes, in spite of unsuitability of BIMEVOX materials studied for the application in melted metals at 1600 °C (due low melting point of these ceramics), they can be possibly applied as gas sensors in ambient of lower temperatures. / Nesse trabalho foi estudado o processamento de cerâmicas da família BIMEVOX (vanadatos de bismuto dopados com os cátions Cu2+, Fe3+ e Ti4+), obtidas pelo método de fusão de óxidos precursores das fases de interesse. Os pós foram caracterizados por difração de raios X, espectrometria de emissão atômica, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, e por análise da distribuição de tamanho de partículas. Os resultados obtidos mostraram que o método de fusão de óxidos promoveu a formação das fases de interesse, inclusive com o teor de dopantes desejado. Os pós apresentaram uma porção cristalina majoritária e uma fase vítrea residual, a qual se acredita seja a responsável pelas densidades finais relativamente altas (acima de 95%) observadas para as amostras sinterizadas, alcançadas a menores temperaturas (750 ºC para o BICUVOX e 800 ºC para o BIFEVOX e para o BITIVOX) e tempos de patamar mais curtos (4 horas), se comparados com alguns dados de literatura. A microestrutura das amostras foi revelada sem a necessidade de qualquer tratamento superficial ou ataque (térmico ou químico), mas ainda não se sabe o motivo para tal fenômeno. Os grãos apresentaram um tamanho médio suficientemente pequeno (cerca de 3 µm), capaz de proporcionar às amostras uma reprodutibilidade na condutividade elétrica sobre um ciclo térmico de aquecimento-resfriamento, na faixa de temperatura avaliada (150 a 450 ºC). A condutividade elétrica não foi significativamente influenciada pela pressão parcial de oxigênio ou pela densidade final das amostras, e os valores de energia de ativação para a condução apresentaram pequena variação. Medidas elétricas indicaram a ocorrência de transformações ordem-desordem entre 450-500 °C, evidenciadas pela variação na inclinação da curva condutividade-temperatura. Conforme os testes realizados em protótipos, apesar da inadequação dos materiais BIMEVOX estudados para a aplicação em banhos de metais fundidos a 1600 °C (devido a sua refratariedade relativamente baixa), isso não exclui a sua promissora aplicação como sensores de gases em ambientes menos severos de temperatura.

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第15377号 / 工博第3256号 / 新制||工||1490(附属図書館) / 27855 / 京都大学大学院工学研究科材料工学専攻 / (主査)教授 松原 英一郎, 教授 田中 功, 准教授 宇田 哲也 / 学位規則第4条第1項該当

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