Влияние катионного замещения в Cs$_{1-2x}$Ba$_{x}$H$_{2}$PO$_{4}$ на структурные свойства и протонную проводимость

Синтезированы соединения с частичным замещением в CsH$_{2}$PO$_{4}$ катионов Cs$^{+}$ катионами Ba$^{2+}$. Впервые проведены исследования структурных, электротранспортных, термодинамических свойств Cs$_{1-2x}$Ba$_{x}$H$_{2}$PO$_{4}$ ($x$ = 0–0.15) с помощью комплекса физико-химических методов: инфракрасной и импедансной спектроскопии, рентгенофазового и синхронного термического анализа. Методом импедансометрии детально исследована протонная проводимость Cs$_{1-2x}$Ba$_{x}$H$_{2}$PO$_{4}$ при 50–230$^\circ$C. Показано, что в диапазоне степеней замещения $x$ = 0–0.1 наблюдается образование твердых растворов замещения, изоструктурных CsH$_{2}$PO$_{4}$ ($P$2$_{1}/m$), с незначительным уменьшением параметров элементарной ячейки и некоторой долей аморфизации соли. Проводимость разупорядоченной Cs$_{1-2x}$Ba$_{x}$H$_{2}$PO$_{4}$ в низкотемпературной области увеличивается на два порядка величины при $x$ = 0.02 и возрастает с ростом доли катионов бария на три-четыре порядка при $x$ = 0.05–0.1; cуперионный фазовый переход практически исчезает. При $x$ = 0.15 образуются гетерофазные системы на основе солей, демонстрирующие высокую проводимость и дальнейшее снижение энергии активации проводимости до 0.63 eV. Проводимость высокотемпературной фазы Cs$_{1-2x}$Ba$_{x}$H$_{2}$PO$_{4}$ практически не изменяется с ростом доли заместителя.