Фазообразование, полиморфизм, оптические свойства и проводимость соединений и твердых растворов на основе Nd₂WO₆

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано фазообразование вольфрамата неодима Nd₂WO₆ из механически активированных оксидов в широком температурном интервале: 25–1600°C. Определены условия образования различных полиморфных модификаций: низкотемпературных ромбических β-Nd₂WO₆ и δ-Nd₂WO₆ (P212121 (№ 19)); высокотемпературной моноклинной Nd₂WO₆ (пр. гр. C12/c1 (№ 15)). Оптические спектры поглощения исследованы для полиморфной керамики номинального состава Nd₂WO₆. Обнаружены различия в спектрах δ-Nd₂WO₆ и моноклинного Nd₂WO₆. У обеих модификаций вольфрамата неодима δ-Nd₂WO₆ и моноклинного Nd₂WO₆ наблюдалась протонная составляющая проводимости с энергией активацией 1.05 и 1.06 эВ соответственно. Однако, для Ca-содержащего твердого раствора с моноклинной структурой (Nd₁₋ₓCaₓ)₂WO₆–δ (x = 0.01), у которого общая проводимость возрастает по сравнению с чистым моноклинным Nd₂WO₆, преобладает дырочная проводимость на воздухе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Д. Балдин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: baldin.ed16@physics.msu.ru
Россия, Москва

Н. В. Лысков

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: baldin@chph.ras.ru
Россия, Москва; Черноголовка

В. А. Рассулов

ФГБУ “ВИМС им. Н. М. Федоровского”

Email: baldin@chph.ras.ru
Россия, Москва

А. В. Шляхтина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН

Email: baldin@chph.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Pautonnier А., Coste S., Barré M., Lacorre P. // Progress in Solid State Chemistry. 2023. V. 69. P. 100382. https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2022.100382
  2. Chang L.L.Y., Phillips B. // Inorg. Chem. 1964. V. 3. P. 1792.
  3. Chang L.L.Y., Scroger M.G., Phillips B. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1966. V. 28. P. 1179. https://doi.org/10.1016/0022-1902(66)80443-8
  4. Popov V.V., Menushenkov A.P., Yastrebtsev A.A. et al. // Solid State Sciences 2021. V. 112. P. 106518. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106518
  5. Morozov V.A., Raskina M.V., Lazoryak B.I. et al. // Chem. Mater. 2014 V. 26 (24). P. 7124–7136. https://doi.org/10.1021/cm503720s.
  6. Wu C., Ma L., Zhu, Y. et al. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 926 doi: 10.3390/catal12080926.
  7. Партин Г.С. Электропроводность флюоритоподобных сложных оксидов в системе La6WO12─La10W2O21 и Pr6WO12─Pr10W2O21. Магистерская диссертация. Екатеринбург 2015.
  8. Shlyakhtina A.V., Avdeev M., Lyskov N.V. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. P. 2833. DOI https://doi.org/10.1039/C9DT04724G
  9. Shlyakhtina A.V., Baldin E.D., Vorobieva G.A. et al. // International J. of Hydrogen Energy. 2023. V. 48 (59). P. 22671. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.03.259
  10. Partin G.S., Korona D.V., Neiman A. Ya., Belova K.G. // Russ. J. Electrochem 2015. V. 51. P. 381. https://doi.org/10.1134/S1023193515050092
  11. Chambrier M.-H., Kodjikian S., Ibberson R.M., Goutenoire, F. // J. of Solid State Chemistry 2009. V. 182. P. 209. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2008.09.010
  12. Efremov V.A., Tyulin A.V., Trunov V.K. // Soviet Physics Crystallography (translated from Kristallografiya) 1984. V. 29. P. 398.
  13. Allix M., Chambrier M.-H., Véron, E. et al. // Cryst. Growth Des. 2011. V. 11. P. 5105. https://doi.org/10.1021/cg201010y
  14. Carlier T., Chambrier M.-H., Anthony Ferri A. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces 2015. V.7 (44). P. 24409. https://doi.org/10.1021/acsami.5b01776
  15. Carlier T., Chambrier M.-H., Da Costa A. et al. // Chem. Mater. 2020 V. 32. P. 7188. https://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c01405
  16. Yanovskii V.K., Voronkova V.I. // Solid State Physics. 1977. V. 19. P. 3318.
  17. Jayalekshmy N.L., Thomas J.K., Solomon S. // Bull. Mater. Sci. 2019. V. 42:178. https://doi.org/10.1007/s12034-019-1887-0
  18. Chen Y.-C., Weng M.-Z. // J. of the Ceramic Society of Japan. 2016. V. 124(1). P. 98. http://dx.doi.org/10.2109/jcersj2.15155
  19. Kaczmarek S.M., Tomaszewicz E., Moszyński D. et al. // Materials Chemistry and Physics 2010. V. 124. P. 646. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.07.028
  20. Yanovskii V.K., Voronkova V.I. // Inorganic Materials (translated from Neorganicheskie Materialy) 1975. V. 11. P. 73.
  21. Yoshimura M., Sibieude F., Rouanet A., Foex M. // Rev Int Hautes Temp Refract. 1975. V. 12(3). P. 215.
  22. Li Q., Thangadurai V. // J. of Power Sources 2011. V. 196. P. 169. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.06.055
  23. Morkhova Y.A., Orlova E.I., Kabanov A.A. et al. // Solid State Ionics. 2023. V. 400. P. 116337. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2023.116337
  24. Shlyakhtina A., Lyskov N., Chernyak S. et al. // IEEE International Symposium on Applications of Feeroelectric, ISAF 2021, International Symposium on Integrated Functionalities, ISIF 2021 and Piezoresponse Force Microscopy Workshop, PFM 2021 – Proceedings 9477315. https://ieeexplore.ieee.org/document/9477315
  25. Shlyakhtina A.V., Lyskov N.V., Baldin, E. D et al. // Ceramics International. 2023. V. 50. P. 704. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.149
  26. Yoshimura M., Rouanet A // Mat. Res. Bull. 1976. V. 11. P. 151. https://doi.org/10.1016/0025-5408(76)90070-2
  27. Momma K., Izumi F. // J. Appl. Crystallogr.2011. V. 44. P. 1272. http://dx.doi.org/10.1107/S0021889811038970
  28. Baldin E.D., Gorshkov N.V., Vorobieva, G.A. et al. // Energies. 2023. V. 16(15). P. 5637. https://doi.org/10.3390/en16155637
  29. Shannon R.D. // Acta Crystallographica. 1976. V. A32. P. 155.
  30. Shehu A. Structural analysis and its implications for oxide ion conductivity of lanthanide zirconate pyrochlores. PhD thesis. School of Biological and Chemical Sciences Queen Mary University of London. 2018
  31. Shlyakhtina A.V., Lyskov N.V., Konysheva E. Yu. et al. // J. Solid State Electrochem. 2020. V 24 (7). P. 1475. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04574-6
  32. Korona D.V., Partin G.S., Neiman A.Y. // Russ. J. Electrochem. 2015. V. 51. P. 925. https://doi.org/10.1134/S1023193515100067

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы керамик Nd₂WO₆, полученных отжигом м/а смеси оксидов Nd₂O₃+WO₃ (1) 440°C, 6 ч, (2) 600°C, 4 ч, (3) 700°C, 4 ч, (4) 900°C, 4 ч, (5) 1200°C, 4 ч, (6) 1400°C, 4 ч, (7) 1500°C, 1 ч, (8) 1600°C, 1 ч.

Скачать (120KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Уточнение структуры исследуемых керамик по методу Ритвельда. а) Образец, полученный после отжига при 700°C, 4 ч, состоит из двух ромбических фаз пр. гр. P2₁2₁2₁ (19): β-Nd₂WO₆ и δ-Nd₂WO₆. На вставке проекция структуры β-Nd₂WO₆. б) Моноклинный Nd₂WO₆, полученный после отжига при 1500°C, 1 ч. На вставке проекция структуры моноклинной модификации Nd₂WO₆ пр. гр. C12/c1 (15). в) Ромбический δ-Nd₂WO₆, полученный после отжига при 1600°C, 1 ч. На вставке проекция структуры ромбической модификации δ-Nd₂WO₆ пр. гр. P2₁2₁2₁ (№ 19). Черточками отмечены позиции пиков, снизу приведена разность между экспериментальными и расчетными данными.

Скачать (253KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дифрактограммы керамик Nd₂WO₆, полученных длительным отжигом: 600°C, 4+96 ч (1); 900°C, 4+96 ч (2); 1200°C, 80 ч (3) и керамики от 1600°C, 1 ч после повторного отжига при 1400°C, 1 ч (4).

Скачать (99KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Дифрактограммы моноклинных твердых растворов (Nd₁₋ₓCaₓ)₂WO₆, х = 0(1), 0.01(2), 0.025(3), 0.1(4). Символами обозначены пики примесных фаз * – CaCO₃, • – CaWO₄.

Скачать (98KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры поглощения Nd³⁺ в моноклинном Nd₂WO₆ (1) и ромбических δ-Nd₂WO₆, полученных при 1600 (2) и 900°C (3).

Скачать (113KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Аррениусовские зависимости общей проводимости δ-Nd₂WO₆ (1) и моноклинных твердых растворов (Nd₁₋ₓCaₓ)₂WO₆–δ, х = 0 (2), 0.01 (3), 0.025 (4). Полыми значками отмечены значения проводимости во влажном воздухе.

Скачать (130KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024