Особенности взаимодействия в тройных молибдатных системах с висмутом M2MoO4–Bi2(MoO4)3–Zr(MoO4)2 в субсолидусной области
https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-508-516
Аннотация
Одной из фундаментальных проблем материаловедения является установление взаимосвязи между химическим составом, структурой и свойствами материала. Решение этой задачи возможно путем изучения многокомпонентных систем и направленным синтезом перспективных соединений. К числу материалов, представляющих практический интерес, относятся активные диэлектрики на основе сложнооксидных соединений, в частности – молибдатов. Среди сложных молибдатов и вольфраматов наибольший интерес вызывают тройные молибдаты каркасного строения структурных типов – насикон, перовскит, лангбейнит и другие, поскольку благодаря своим широким возможностям варьирования элементного и количественного составов они являются удобными модельными объектами для структурно-химического дизайна, установления генетических взаимосвязей «состав – структура – свойства». Висмутсодержащие сложные молибдатные системы могут обеспечить образование фаз с сегнето-пьезоэлектрическими, ионными и другими свойствами. В работе впервые исследована тройная солевая система Rb2MoO4–Bi2(MoO4)3–Zr(MoO4)2 методом пересекающихся разрезов в субсолидусной области (450–650 ºС). Определены квазибинарные разрезы и проведена триангуляция. В системе образуются тройные молибдаты Rb5BiZr(MoO4)6 и Rb2BiZr2(MoO4)6,5. Соединения получены керамической технологией и изоструктурны ранее полученным нами молибдатам РЗЭ состава M5LnZr(MoO4)6, содержат трехвалентный висмут вместо редкоземельных элементов. Структура Rb5BiZr(MoO4)6 уточнена методом Ритвельда c помощью пакета программ TOPAS 4.2. Тройной молибдат кристаллизуется в тригональной сингонии с пространственной группой R `3c с параметрами элементарных ячеек а=10,7756(2), с=39,0464(7) Å. Исследования термических свойств тройных молибдатов M5BiZr(MoO4)6 показали, что они претерпевают фазовый переход первого рода в области температур 450–600 ºС. Проанализированы ИК- и КР-спектры M5BiZr(MoO4)6 и подтверждено, что тройные молибдаты кристаллизуются в пространственной группе R `3c. Проведена сравнительная характеристика фазовых диаграмм M2MoO4–Bi2(MoO4)3–Zr(MoO4)2 и установлено, что фазовые равновесия этих систем зависят от природы молибдатов одновалентных элементов.
Ключевые слова
квазибинарные разрезы,
концентрационные треугольники,
фазообразование,
триангуляция,
колебательная спектроскопия
При поддержке: Авторы выражают благодарность Е. В. Ковтунец, сотруднику лаборатории оксидных систем Байкальского института природопользования СО РАН за уточнение структуры Rb5BiZr(MoO4)6 методом Ритвельда. Работа выполнена в рамках госзадания Байкальского института природопользования СО РАН № 0273-2021-0008.
Об авторах
Ж. Г. Базарова
Байкальский институт природопользования СО РАН
Россия
Россия
Жибзема Гармаевна Базарова, д.х.н., профессор, главный научный сотрудник
670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
А. В. Логвинова
Байкальский институт природопользования СО РАН; Бурятский государственный университет им. Д. Банзарова
Россия
Россия
Александра Владимировна Логвинова, инженер, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6; лаборант, Бурятский государственный университет им. Д. Банзарова, 670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а
Б. Г. Базаров
Байкальский институт природопользования СО РАН; Бурятский государственный университет им. Д. Банзарова
Россия
Россия
Баир Гармаевич Базаров, д.ф.-м.н., доцент, ведущий научный сотрудник, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6; доцент, Бурятский государственный университет им. Д. Банзарова,670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а
Список литературы
1. Isupov V. A. Binary molybdates and tungstates of mono and trivalent elements as possible ferroelastics and ferroelectrics // Ferroelectrics. 2005. Vol. 320, no. 1. P. 63–90. https://doi.org/10.1080/00150190500259699.
2. Isupov V. A. Ferroelectric and ferroelastic phase transitions in molybdates and tungstates of monovalent and bivalent elements // Ferroelectrics. 2005. Vol. 322, no. 1. P. 83–114. https://doi.org/10.1080/00150190500315574.
3. Tsyrenova G. D., Pavlova E. T., Solodovnikov S. F., Popova N. N., Kardash T. Yu., Stefanovich S. Yu., et al. New ferroelastic K2Sr(MoO4)2: synthesis, phase transitions, crystal and domain structures, ionic conductivity // Journal of Solid State Chemistry. 2016. Vol. 237. P. 64−71. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.01.011.
4. Savina A. A., Solodovnikov S. F., Basovich O. M., Solodovnikova Z. A., Belov D. A., Pokholok K. V., et al. New double molybdate Na9Fe(MoO4)6: synthesis, structure, properties // Journal of Solid State Chemistry. 2013. Vol. 205. P. 149–153. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.07.007.
5. Savina A. A., Morozov V. A., Buzlukov A. L., Arapova I. Yu., Stefanovich S. Yu., Baklanova Ya. V., et al. New solid electrolyte Na9Al(MoO4)6: structure and Na+ ion conductivity // Chemistry of Materials. 2017. Vol. 29, no. 20. P. 8901–8913. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b03989.
6. Solodovnikov S. F., Solodovnikova Z. A., Zolotova E. S., Yudin V. N., Gulyaeva O. A., Tushinova Y. L., et al. Nonstoichiometry in the systems Na2MoO4 –MMoO4 (M = Co, Cd), crystal structures of Na3.36Co1.32(MoO4)3, Na3.13Mn1.43(MoO4)3 and Na3.72Cd1.14(MoO4)3, crystal chemistry, compositions and ionic conductivity of alluaudite-type double molybdates and tungstates // Journal of Solid State Chemistry. 2017. Vol. 253. P. 121–128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.05.031.
7. Medvedeva N. I., Buzlukov A. L., Skachkov A. V., Savina A. A., Morozov V. A., Baklanova Ya. V., et al. Mechanism of sodium-ion diffusion in alluauditetype Na5Sc(MoO4)4 from NMR experiment and ab initio calculations // Journal of Physical Chemistry C. 2019. Vol. 123, no. 8. P. 4729–4738. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b11654.
8. Fan W., He Y., Long L., Gao Y., Liu F., Liu J. Multiplexed excitations KGd1−x Eux (MoO4)2 re demitting phosphors with highly Eu3+ doping for white LED application // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2021. Vol. 32, no. 5. P. 6239–6248. https://doi.org/10.1007/s10854-021-05339-1
9. Wang Y., Song M., Xiao L., Li Q. Upconversion luminescence of Eu3+ and Sm3+ single-doped NaYF4 and NaY(MoO4)2 // Journal of Luminescence. 2021. Vol. 238. 118203. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118203.
10. Morozov V. A., Lazoryak B. I., Shmurak S. Z., Kiselev A. P., Lebedev O. I., Gauquelin N., et al. Influence of the structure on the properties of Nax Euy (MoO4)z red phosphors // Chemistry of Materials. 2014. Vol. 26, no. 10. P. 3238−3248. https://doi.org/10.1021/cm500966g.
11. Guo С., Gao F., Xu Y., Liang L., Shi F. G., Yan B. Efficient red phosphors Na5Ln(MoO4)4: Eu3+ (Ln = La, Gd and Y) for white LEDs // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. Vol. 42, no. 9. 095407. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/9/095407.
12. Zhao C., Yin X., Huang F., Hang Y. Synthesis and photoluminescence properties of the high-brightness Eu3+-doped M2Gd4(MoO4)7 (M = Li, Na) red phosphors // Journal of Solid State Chemistry. 2011. Vol. 184, no. 12. P. 3190–3194. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2011.09.025.
13. Pandey I. R., Karki S., Daniel D. J., Kim H. J., Kim Y. D., Lee M. H., et al. Crystal growth, optical, luminescence and scintillation characterization of Li2Zn2(MoO4)3 crystal // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 860. 158510. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158510.
14. Voron’ko Yu. K., Zharikov E. V., Lis D. A., Popov A. V., Smirnov V. A., Subbotin K. A., et al. Growth and spectroscopic studies of NaLa(MoO4)2 :Tm3+ crystals: a new promising laser material // Optics and Spectroscopy. 2008. Vol. 105, no. 4. P. 538–546. https://doi.org/10.1134/S0030400X08100081.
15. Gao S., Zhu Z., Wang Y., You Z., Li J., Wang H., et al. Growth and spectroscopic investigations of a new laser crystal Yb3+-doped Na2Gd4(MoO4)7 // Optical Materials. 2013. Vol. 36, no. 2: P. 505–508. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2013.10.018.
16. Bazarova J. G., Logvinova A. V., Bazarov B. G. Phase relations in the Rb2MoO4–R2(MoO4)3–ZR(MoO4)2 (R = Al, Fe, Cr, Y) systems // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56, no. 12. P. 1278–1283. https://doi.org/10.1134/S0020168520120043.
17. Клевцова Р. Ф., Золотова Е. С., Глинская Л. А., Клевцов П. В. Синтез двойных молибдатов циркония и гафния с цезием и кристаллическая структура Cs8Zr(MoO4)6 // Кристаллография. 1980. Т. 25, N 5. С. 972–978.
18. Золотова Е. С., Подберезская Е. В., Клевцов П. В. Двойные молибдаты цезия с цирконием и гафнием CsM(IV)(MoO4)3 // Известия Сибирского отделения АН СССР. 1976. Вып. 7. С. 93–95.
19. Лазоряк Б. И., Ефремов В. А. О строении пальмиеритоподобных К5Nd(MoO4)4, К5Bi(MoO4)4, Rb5Gd(MoO4)4 // Кристаллография. 1986. Т. 31. N 2. С. 237–243.
20. Рыбакова Т. П., Трунов В. К. О двойных молибдатах Rb5R(MoO4)4 // Журнал неорганической химии. 1971. Т. 16. № 1. P. 277–281.
21. Gongorova L. I., Bazarov B. G., Chimitova O. D., Anshits A. G., Vereschagina T. A., Klevtsova R. F., et al. Crystal structure of a new ternary molybdate Rb5CeZr(MoO4)6 // Journal of Structural Chemistry. 2012. Vol. 53, no. 2. P. 329–333, https://doi.org/10.1134/S0022476612020175.
22. Базаров Б. Г., Клевцова Р. Ф., Базарова Ц. Т., Глинская Л. А., Фёдоров К. Н., Базарова Ж. Г. Синтез и кристаллическая структура тройного молибдата K5InHf(MoO4)6 // Журнал неорганической химии. 2005. Т. 50, N 8. С. 1240–1243.
23. Базарова Ж. Г., Тушинова Ю. Л., Логвинова А. В., Базаров Б. Г., Доржиева С. Г., Базарова Ц. Т. Синтез, структура и свойства тройных молибдатов K5RZr(MoO4)6 в системах K2MoO4 – R2(MoO4)3 – Zr(MoO4)2 (R = трехвалентные элементы) // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9, N 2. С. 202–211. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-202-211.
24. Петров К. И., Полозникова М. Э., Шарипов Х. Т., Фомичев В. В. Колебательные спектры молибдатов и вольфраматов: монография. Ташкент: Фан, 1990. 136 с.
Рецензия
Для цитирования:
Базарова Ж.Г., Логвинова А.В., Базаров Б.Г. Особенности взаимодействия в тройных молибдатных системах с висмутом M2MoO4–Bi2(MoO4)3–Zr(MoO4)2 в субсолидусной области. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(4):508-516. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-508-516
For citation:
Bazarova J.G., Logvinova A.V., Bazarov B.G. Interactions in ternary bismuth-containing molybdate systems M2MoO4-Bi2(MoO4)3-Zr(MoO4)2 in the subsolidus region. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2021;11(4):508-516. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-4-508-516
Просмотров:
400
Послать статью по эл. почте 