Структура и характеристики катиондефицитных висмут- и ванадийсодержащих твердых растворов на основе CaMoO₄

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведен синтез и установлены особенности структуры, электропроводящие свойства и пигментные характеристики катиондефицитных шеелитоподобных твердых растворов состава Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4, где Ф – вакансия. Методами рентгенофазового анализа и КР-спектроскопии изучены структурные особенности сложных оксидов и установлены области существования модификации с различным типом упорядочения элементов в подрешетке кальция. С привлечением импедансной спектроскопии исследована общая электропроводность соединений в диапазоне температур 400–650°С. Построены и проанализированы аррениусовские зависимости электропроводности. По данным диффузного светорассеяния порошков получены цветовые координаты твердых растворов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Климова

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bbgiyongchy@gmail.com
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002; ул. Академика Вонсовского, 15, Екатеринбург, 620016

З. А. Михайловская

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Email: bbgiyongchy@gmail.com
Россия, ул. Академика Вонсовского, 15, Екатеринбург, 620016

Е. С. Буянова

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: bbgiyongchy@gmail.com
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Е. А. Панкрушина

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН

Email: bbgiyongchy@gmail.com
Россия, ул. Академика Вонсовского, 15, Екатеринбург, 620016

С. А. Петрова

Институт металлургии УрО РАН

Email: bbgiyongchy@gmail.com
Россия, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

Список литературы

  1. Гусева А.Ф., Пестерева Н.Н. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 3. С. 426. https://doi.org/10.31857/S0044457X2260164X
  2. Мацкевич Н.И., Семерикова А.Н., Самошкин Д.A. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 11. С. 1637. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600731
  3. Липина О.А., Спиридонова Т.С., Бакланова Я.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 5. С. 603. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601973
  4. Кожевникова Н.М. // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 1. С. 100. https://doi.org/10.31857/S0002337X23010128
  5. Пийр И.В., Королева М.С., Максимов В.С. // Журн. общ. химии. 2023. Т. 93. № 2. С. 308.
  6. Zhao L., Zhao X., Jiang Y. et al. // J. Asian Ceram. Soc. 2014. V. 42. № 10. P. 1279. https://doi.org/10.7521/j.issn.04545648.2014.10.11
  7. Zalga A., Moravec Z., Pinkas J. et al. // Therm. Anal. Calorim. 2011. V. 105. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1007/s10973-011-1367-2
  8. Wang Y., Ma J., Tao J. et al. // Ceram. Int. 2007. V. 33. № 4. P. 693. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.11.003
  9. Hoseinpur A., Bezanaj M.M., Khaki J.V. // Int. J. Mater. Res. 2016. V. 107. № 10. P. 935. https://doi.org/10.3139/146.111416
  10. Thongtem T., Kungwankunakorn S., Kuntalue B. et al. // J. Alloys Compd. 2010. V. 506. № 1. P. 475. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.07.033
  11. Thomas S.M., Balamurugan S., Ashika S.A. et al. // Results Chem. 2023. V. 5. P. 100823. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2023.100823
  12. Cheng J., Liu C., Cao W. et al. // Mater. Res. Bull. 2011. V. 46. № 2. P. 185. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2010.11.019
  13. Guo J., Randall C.A., Zhang G. et al. // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. № 35. P. 7364. http://dx.doi.org/10.1039/C4TC00698D
  14. Mikhaylovskaya Z.A., Abrahams I., Petrova S.A. et al. // J. Solid State Chem. 2020. V. 291. P. 121627. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121627
  15. Каймиева О.С., Михайловская З.А., Буянова Е.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 4. С. 452. https://doi.org/10.31857/S0044457X22602048
  16. Yao W., Ye J. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. № 23. P. 11188. https://doi.org/10.1021/jp0608729
  17. Sameera S., Prabhakar Rao P., Divya S. // Energy Build. 2017. V. 154. P. 491. http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.08.089
  18. Mikhaylovskaya Z.A., Buyanova E.S., Petrova S.A. et al. // Chim. Techno Acta. 2021. V. 8. № 2. P. 20218204. https://doi.org/10.15826/chimtech.2021.8.2.04
  19. Maji B.K., Jena H., Asuvathraman R. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 640. P. 475. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.04.054
  20. Ramadass N., Palanisamy T., Gopalakrishnan J. et al. // Solid State Commun. 1975. V. 17. № 4. P. 545. https://doi.org/10.1016/0038-1098(75)90498-6
  21. Lu T., Steele B.C.H. // Solid State Ionics. 1986. V. 21. № 4. P. 339. https://doi.org/10.1016/0167-2738(86)90196-7
  22. Vinke I.C., Diepgrond J., Boukamp B.A. et al. // Solid State Ionics. 1992. V. 57. № 1. P. 83. https://doi.org/10.1016/0167-2738(92)90067-Y
  23. Hoffart L., Heider U., Jörissen L. et al. // Ionics. 1995. V. 1. № 2. P. 131. https://doi.org/10.1007/BF02388670
  24. Wang X., Song K., Ou R. // BioRes. 2017. V. 12. № 3. P. 6173. https://doi.org/10.15376/biores.12.3.6173-6186
  25. Cao L., Fei X., Zhao H. // Dyes Pigm. 2017. V. 142. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.03.024
  26. Massos A., Andrew A. // Environ. Pollut. 2017. V. 227. P. 139. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2017.04.034
  27. Sandhya Kumari L., Prabhakar Rao P., Narayana A. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2013. V. 112. P. 134. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.01.022
  28. Roth R.S., Waring J.L. // Am. Mineral. 1963. V. 48. P. 1348.
  29. High-Performance Scientific Instruments and Solutions for Molecular and Materials Research, as well as for Industrial and Applied Analysis / Bruker AXS GmbH. Karlsruhe. 2017.
  30. PDF-4+ JCPDS International Centre for Diffraction Data. Newtown Square. 2016.
  31. Laugier J., Bochu B. // Basic Demonstration of CELREF Unit-Cell refinement software on a multiphase system / Collaborative Computational Project № 14. London. 2003.
  32. Mikhaylovskaya Z.A., Klimova A.V., Pankrushina E.A. et al. // Chim. Techno Acta. 2023. V. 10. № 4. Р. 202310411. https://doi.org/10.15826/chimtech.2023.10.4.11.
  33. Gomes E.O., Gouveia A.F., Gracia L. et al. // J. Phys. Chem. Lett. 2022. V. 13. № 42. P. 9883. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c02582
  34. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A: Found. 1976. V. 32. № 5. Р. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  35. Zverev P.G. // Phys. Status Solidi C. 2004. V. 1. № 11. P. 3101. https://doi.org/10.1002/pssc.200405413
  36. Porto S.P.S., Scott J.F. // Phys. Rev. 1967. V. 157. № 3. P. 716. https://doi.org/10.1103/PhysRev.157.716
  37. Панкрушина Е.А., Михайловская З.А., Щапова Ю.В. и др. // Геодинамика и тектонофизика. 2022. V. 13. № 2. P. 0609. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0609
  38. Mikhaylovskaya Z.A., Pankrushina E.A., Komleva E.V. et al. // Mater. Sci. Eng. B. 2022. V. 281. P. 115741. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.115741
  39. Teixeira M.M., de Oliveira R.C., Oliveira M.C. et al. // Inorg. Chem. 2018. V. 57. № 24. P. 15489. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b02807
  40. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. P. 1126. https://doi.org/10.1107/S0021889810030499
  41. Pankrushina E.A., Kobuzov A.S., Shchapova Y.V. et al. // J. Raman Spectrosc. 2020. V. 51. № 9. P. 1549. https://doi.org/10.1002/jrs.5825
  42. Irvine J.T.S., Sinclair D.C., West A.R. // Adv. Mater. 1990. V. 2. № 3. P. 132. https://doi.org/10.1002/adma.19900020304
  43. Esaka T. // Solid State Ionics. 2000. V. 136. P. 1. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(00)00377-5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрационный треугольник, иллюстрирующий области существования твердых растворов со структурой сверхупорядоченного шеелита (темно-серый) и с моноклинно-искаженной структурой шеелита (серый) в системе Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4 при стандартных условиях (25°С).

Скачать (191KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фрагменты типичных рентгенограмм образцов серии Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4 на примере составов Ca0.3Bi0.5167Mo0.85V0.15O4 (1) и Ca0.65Bi0.333Mo0.7V0.3O4 (2), стрелками показаны рефлексы, отвечающие сверхструктурному упорядочению.

Скачать (79KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости параметров и объема элементарной ячейки от концентрации допантов в серии Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4.

Скачать (159KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Примеры рамановских спектров твердого раствора Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4.

Скачать (313KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости положения колебательной моды ν2(MoO4) от содержания ванадия “y” (а), содержания висмута, введенного за счет катионных вакансий “x” (б); общего содержания висмута “x + y” (в).

Скачать (174KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости значений Δcorr от содержания ванадия “y” (а, б), содержания висмута, введенного за счет катионных вакансий “x” (в, г); общего содержания висмута “x + y” (д, е). Значения Δcorr рассчитаны в диапазоне деформационных колебаний ν2 + ν4(MoO4) (а, в, д) и валентных колебаний ν1 + ν3(Mo/VO4) (б, г, е). Образцы, для которых наличие упорядочения не характерно, обозначены черным цветом, характерно – серым.

Скачать (316KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Годографы импеданса составов Ca0.65Bi0.333Mo0.7V0.3O4 (1) и Ca0.35Bi0.45Mo0.95V0.05O4 (2) при 550°С.

Скачать (77KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Температурные зависимости электропроводности избранных составов системы Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4: 1 – Ca0.1Bi0.8Mo0.4V0.6O4; 2 – Ca0.25Bi0.7Mo0.4V0.6O4; 3 – Ca0.35Bi0.6333Mo0.4V0.6O4 (а); 1 – Ca0.45Bi0.5Mo0.6V0.4O4; 2 – Ca0.4Bi0.5Mo0.7V0.3O4; 3 – Ca0.35Bi0.5Mo0.6V0.4O4 (б).

Скачать (110KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Координаты L*, a*, b* порошков серии Ca1−1.5x–yBix+yФ0.5xMo1–yVyO4 в зависимости от химического состава порошка (x, y) для стандартного источника излучения ID65 (естественное дневное освещение с коррелированной цветовой температурой T = 6500 K).

Скачать (1022KB)
Метаданные
11. Дополнительные материалы
Скачать (641KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025