Effect of Sr2+ ions on the gas-sensitive properties of LaCrO3 and GdCrO3

Yaromir M. Nemykh; Viktor F. Kostryukov; Ivan N. Gorbunov; Elena V. Tomina

doi:10.17308/kcmf.2026.28/13591

Авторы

Яромир Максимович Немых ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация
Виктор Фёдорович Кострюков ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация
Иван Николаевич Горбунов ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация
Елена Викторовна Томина ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация , ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, Воронеж 394087, Российская Федерация

DOI:

https://doi.org/10.17308/kcmf.2026.28/13591

Ключевые слова:

нанопорошки, перовскиты, газочувствительные свойства, метод Печини, LaCrO3, GdCrO3, допирование Sr2+

Аннотация

Цель статьи: В работе исследованы тонкие пленки полученные из нанопорошков La_1–xSr_xCrO_3–δ и Gd_1–xSr_xCrO_3–δ (x = 0.05, 0.10 и 0,15), синтезированных измененным цитратным методом.

Экспериментальная часть: Проведён анализ фазового состава пленок, структуры и газочувствительных свойств в присутствии угарного газа. Допирование ионами Sr²⁺ приводит к росту дефектности наночастиц, за счет образования вакансий в кислородной подрешетке. Данное явление благоприятно сказывается на их газочувствительных свойствах.

Выводы: Установлено, что образцы состава La_0.9Sr_0.1CrO_3–δ и Gd_0.9Sr_0.1CrO_3–δ демонстрируют наибольший сенсорный отклик при 180 оС, 2.26 и 1.78 соответственно. Полученные результаты подтверждают перспективность использования этих материалов в качестве газовых сенсоров

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Биографии авторов

Яромир Максимович Немых, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

аспирант 1 года обучения кафедры материаловедения и индустрии наносистем, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)
Виктор Фёдорович Кострюков, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

д. х. н., доцент кафедры материаловедения и индустрии наносистем, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)
Иван Николаевич Горбунов, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация

магистрант 1-го года обучения кафедры материаловедения и индустрии наносистем, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация)
Елена Викторовна Томина, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж 394018, Российская Федерация, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова», ул. Тимирязева, 8, Воронеж 394087, Российская Федерация

д. х. н., заведующий кафедрой химии Воронежского государственного лесотехнического университета (Воронеж, Российская Федерация)

Библиографические ссылки

1. Anishhik V. M., Konjushko L. I., Jarmolovich V. A., Gorbachevskij D. A., Gerasimova T. G. Structure and properties of tin dioxide films. Inorganic Materials. 1995;31(4): 338–341. (in Russ.)

2. Rembeza E. S., Rembeza S. I., Svistova T. V., Dyrda N. N. Methods for improving gas-sensing properties of SnO2 films for gas sensors. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Jelektronika. 2006;4: 3–8. (in Russ.). Available at: https://translit.ru/ru/bsi/

3. Kuklja M. M., Mastrikov Y. A., Jansang B., Kotomin E. A. The Intrinsic defects, disordering, and structural stability of BaxSr1–xCoyFe1–yO3–δ perovskite solid solutions. The journal of Physical Chemistry C. 2012;116: 18605−18611. https://doi.org/10.1021/jp304055s

4. Bulemo P. M., Kim I.-D. Recent advances in ABO3 perovskites: their gas‑sensing performance as resistive‑type gas sensors. Journal of the Korean Ceramic Societ. 2020;57: 24–39. https://doi.org/10.1007/s43207-019-00003-1

5. Fergus J. W. Perovskite oxides for semiconductorbased gas sensors. Sensors and Actuators B. 2007;123: 1169–1179. https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.10.051

6. Zhu L. Y., Ou L. X., Mao L. W., Wu X.-Y., Liu Y.-P., Lu H. L. Advances in noble metaldecorated metal oxide nanomaterials for chemiresistive gas sensors: Overview. Nano-Micro Letters. 2023;15(1). https://doi.org/10.1007/s40820-023-01047-z

7. Avadhesh K. Y., Rajnees K. S., Prabhakar S. Fabrication of lanthanum ferrite based liquefied petroleum gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 2016;229: 25–30. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.01.066

8. Wenbo Q., Zhenyu Y., Hongliang G., Renze Z., Fanli M. Perovskite-structured LaCoO3 modified ZnO gas sensor and investigation on its gas sensing mechanism by first principle. Sensors and Actuators: B. Chemical. 2021;341: 1–15. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130015

9. Cerda J., Arbiol J., Dezanneau G., Dıaz R., Morante J. R. Perovskite-type BaSnO3 powders for high temperature gas sensor applications. Sensors and Actuators: B. Chemical. 2002;84: 21–25. https://doi.org/10.1016/s0925-4005(02)00005-9

10. Yaoyu Y., Yanbai S., Pengfei Z., Rui L., Ang L. Fabrication, characterization and n-propanol sensing properties of perovskite-type ZnSnO3 nanospheres based gas sensor. Applied Surface Science. 2020;509: 1–10. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145335

11. Balamurugan C., Lee D. W. Perovskite hexagonal YMnO3 nanopowder as p-type semiconductor gas sensor for H2S detection. Sensors and Actuators B: Chemical. 2015;221: 857–866. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.07.018

12. Prashant B. K., Kailas H. K., Uday G. D., Umesh J. T., Sachin G. S. Fabrication of thin film sensors by spin coating using sol-gel LaCrO3 perovskite material modified with transition metals for sensing environmental pollutants, greenhouse gases and relative humidity. Environmental Challenges. 2021;3: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100043

13. Nemykh Ya. M., Kostryukov V. F., Gorbunov I. N. Synthesis of nanopowders of gadolinium chromite and lanthanum chromite with gas-sensitive properties. Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2024;3: 13–21. (in Russ.). Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=72799790

14. Duran A., Falconi R., Mata J., Huerta L., Gonzalez M., Reguera E., Torres J. C. From LaCrO3t ow ards LaCr0,2Mn0,2Fe0,2Al0,2Ga0,2O3 high-entropy ceramic compound: crystal structure, dielectric and magnetic properties. Journal of the European Ceramic Society. 2025;45: 1–19. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.116927

15. Javed M, Arif Khan A., Kazmi J., … Mohamed M. A. Variable range hopping transport and dielectric relaxation mechanism in GdCrO3 rare-earth orthochromite perovskite. Journal of Rare Earths. 2023;42: 1304–1316. https://doi.org/10.1016/j.jre.2023.07.006

16. Moreno L. C., Valencia J. S., Landínez Téllez D. A., … Fajardo F. Preparation and structural study of LaMnO3 magnetic material. Magnetism and Magnetic Materials. 2008;320(14): e19–e21. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.02.052

17. Yakimchu M. A., Eliseeva E. S., Kostryukov V. F. Nanocrystalline films based on YCrO3 and LaCrO3 yttrium and lanthanum chromites doped with strontium ions Sr2+ as a basis for semiconductor gas sensors. Condensed Matter and Interphases. 2024;26(3): 536–546. https://doi.org/10.17308/kcmf.2024.26/12229

18. Kostryukov V. F., Parshina A. S., Mittova I. Ya. Preparation of gas-sensing thin Sr2+-doped YFeO3 films. Inorganic Materials. 2024;60(13): 1482–1490. https://doi.org/10.1134/s0020168525700232

19. JCPDS PCPDFWIN: A Windows-based retrieval and display program for accessing the ICDD PDF-2 database, International Centre for Diffraction Data. 1997.

20. Bugaenko L. T., Ryabykh S. M., Bugaenko A. L. A nearly complete system of average crystallographic ionic radii and its use for determining ionization potentials. Moscow University Chemistry Bulletin. 2008;63(6): 303–317.https://doi.org/10.3103/s0027131408060011

21. Krishtal M. M., Jasnikov I. S., Polunin V. I., Filatov A. M., Ul’janenkov A. G. Scanning electron microscopy and X-ray spectral microanalysis*. Moscow: Tehnosfera Publ.; 2009. 208 p. (in Russ.)

22. Four-probe method for measuring the electrical resistance of semiconductor materials: a teaching aid for the special practical course “Physics of semiconductor materials and devices” for students of the physics department*. N. A. Poklonskogo (ed.). Minsk: BGU Publ.; 1998. 46 p. (in Russ.)

23. Rembeza S. I., Svistova T. V., Rembeza E. S., Borsyakova O. I. The microstructure and physical properties of thin SnO2 films. Semiconductors. 2001;35(7): 762–765. https://doi.org/10.1134/1.1385709

24. Kostryukov V. F., Parshina A. S., Sladkopevtsev B. V., Mittova I. Ya. Thin films on the surface of GaAs, obtained by chemically stimulated thermal oxidation, as materials for gas sensors. Coatings (MDPI). 2022;12(12): 1819–1828. https://doi.org/10.3390/coatings12121819