Mechanochemical synthesis and ionic conductivity of lanthanum phosphosilicate oxyapatites

Lanthanum phosphosilicate apatites with the chemical formula Sr10–xLax(PO4)6–x(SiO4)xO, where 0 ≤ x ≤ 6, usually prepared by a solid-state reaction at about 1400 °C, were synthesized via the mechanochemical method at room temperature. The samples were characterized using powder X-ray diffraction, infrared spectroscopy and thermal analysis. The results showed that the prepared products were carbonated apatites and no secondary phase was detected. The realization of the milling under a controlled atmosphere can lead to oxyapatites containing no carbonates. The ionic conductivity of the Sr6La4(PO4)2(SiO4)4O sample was investigated by using impedance spectroscopy. The highest ionic conductivity value of 1.522 × 10−6 S·cm−1 was found at 800 °C. In the investigated temperature range, the activation energy is of 0.85 eV.

RésuméDes apatites phosphosilicatées au lanthane de formule chimique Sr10–xLax(PO4)6–x (SiO4)xO où 0 ≤ x ≤ 6, généralement préparées par réaction à l’état solide à environ 1400 °C environ, ont été synthétisées par mécanosynthèse à la température ambiante. Les échantillons ont été caractérisés par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge et analyse thermique. Les résultats ont montré que les produits obtenus étaient des apatites carbonatées et aucune phase secondaire n’a été détectée. La réalisation du broyage sous atmosphère contrôlée devrait conduire à des oxyapatites ne contenant pas de carbonates. La conductivité ionique de l’échantillon Sr6La4 (PO4)2(SiO4)4O a été étudiée par spectroscopie d’impédance. La valeur de la conductivité ionique la plus élevée, 1,522 × 10−6 S·cm–1, a été déterminée à 800 °C. Dans le domaine de température étudié, l’énergie d’activation est de 0,85 eV.