Study of the ionic conductivity of Ca₆La₄(PO₄)₂(SiO₄)₄F₂ and Ca₄La₆(SiO₄)₆F₂

Abstract

In order to enhance our knowledge about the Ca10−xLax(PO4)6−x(SiO4)xF2 (0 ≤ x ≤ 6) series, whose chemical stability decreases as the substitution degree increases, Ca6La4(PO4)2(SiO4)4F2 and Ca4La6(SiO4)6F2 compounds were prepared through a solid-state reaction. Their ionic conductivity was measured by impedance spectroscopy. The results indicate that the conductivity increases with substitution, and fits the Arrhenius equation over the investigated temperature range. At high temperatures, a change in the activation energy has been observed, which has been related to the nature of the Ca/La–F bond, i.e. to the polarizability of lanthanum. Dans le but d'améliorer nos connaissances sur la série Ca10−xLax(PO4)6−x(SiO4)xF2 (0 ≤ x ≤ 6), dont la stabilité chimique diminue lorsque le degré de substitution augmente, les composés Ca6La4(PO4)2(SiO4)4F2 et Ca4La6(SiO4)6F2 ont été synthétisés par réaction à l'état solide. Leur conductivité ionique a été mesurée par spectroscopie d'impédance complexe. Les résultats obtenus montrent que la conductivité augmente en fonction de la substitution et qu'elle suit la loi d'Arrhenius dans le domaine de température étudié. Aux températures élevées, un changement de l'énergie d'activation est observé. Il a été relié à la nature de la liaison Ca/La–F, et plus précisément à la polarisabilité du lanthane.