CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU PEROVSKITE
1.1. Cấu trúc và tính chất oxit perovskite
1.1.5. Tính ổn định
Tính chất ổn định của vật liệu oxit trong môi trường có nhiệt độ cao và trong môi trường có khí oxy hóa khử là một trong những tham số quan trọng nhất khi thiết kế cảm biến với mục đích ứng dụng thực tế. Vật liệu oxit kim loại được biết có độ bền nhiệt và bền hóa học cao. Tuy nhiên, vật liệu oxit vẫn thể hiện những yếu điểm khi triển khai trong ứng dụng thực tế về cảm biến khí.
Đặc biệt, các vật liệu oxit kim loại thường được sử dụng có kích thước hạt nhỏ cỡ nano-met nên dễ bị thay đổi khi hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao. Do vậy, sự lớn lên của kích thước hạt và sự liên kết giữa các hạt thay đổi theo thời gian hoạt động làm giảm tính ổn định của cảm biến.
Tính chất tương tác khí thuận nghịch của vật liệu nhạy khí cũng ảnh hưởng đến tính ổn định, tính lặp lại của cảm biến. Ngoài ra, cấu trúc của vật liệu bị biến đổi do nhiệt độ và các tác nhân oxy hóa khử cũng làm giảm tính ổn định và độ bền của vật liệu.
Đối với oxit perovskite ABO3, sự ổn định bị ảnh hưởng nhiều bởi nguyên tố tại vị trí B. Nakamura và các đồng nghiệp [108] đã nghiên cứu tính ổn định của hệ vật liệu LaMO3 (M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) trong môi trường khí khử ở vùng nhiệt độ cao nhận thấy rằng tính ổn định của hệ vật liệu này tuân theo trật tự LaNiO3 < LaCoO3 < LaMnO3 < LaFeO3 < LaCrO3 ≈ LaVO3.
Ngoài ra, họ nhận thấy rằng LaMnO3, LaCoO3 và LaNiO3 biến đổi phức tạp và tính thuận nghịch không tốt. Trong khi đó LaFeO3 thể hiện tính biến đổi thuận nghịch tốt trong môi trường có tác nhân khử. Trong khi đó, các nguyên tố đất hiếm có tính chất hóa học và vật lý rất giống nhau. Do vậy ảnh hưởng chính của nguyên tố đất hiếm chủ yếu là thay đổi về cấu trúc tính thể của oxit perovskite ABO3. Ở đó, bán kính ion của nguyên tố đất hiếm thay đổi làm mức độ méo mạng tinh thể cấu trúc perovskite thay đổi (thừa số Goldschmidt t thay
chất nhạy khí của vật liệu. Ví dụ như công bố [5] về tính chất nhạy khí NO2 của hệ LnFeO3phụ thuộc vào bán kính ion đất hiếm Ln.