Кристаллохимия боратов серебра со структурой солевого включения

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлен обзор работ в области структурных исследований боратов серебра со структурой солевого включения. Приведены сведения о первых галогенсодержащих боратах серебра, дана структурная и физико-химическая характеризация семейств Ag4B4O7X2 (X = Br, I), Ag3B6O10X (X = = Br, I, NO3), Ag4B7O12X (X = Cl, Br, I), а также Ag4(B3O6)(NO3) и Ag3B4O6(OH)2(NO3). Кристаллические структуры этих соединений каркасные, слоистые или образованы изолированными борокислородными группами. Практически во всех случаях атомы серебра демонстрируют резкий ангармонизм тепловых смещений, который был исследован методом рентгеноструктурного анализа, в том числе в широком температурном интервале. Обсуждаются причины низкой стабильности хлорсодержащих боратов серебра, а также связь ангармонизма тепловых смещений с другими свойствами, в том числе с высокой ионной проводимостью Ag3B6O10I.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Н. Волков

Синьцзянский технический институт физики и химии; Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.n.volkov@inbox.ru
Китай, Урумчи; Апатиты

Д. О. Чаркин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр РАН”

Email: s.n.volkov@inbox.ru
Россия, Москва; Апатиты

С. М. Аксенов

Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр РАН”

Email: s.n.volkov@inbox.ru
Россия, Апатиты

А. М. Банару

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр РАН”

Email: s.n.volkov@inbox.ru
Россия, Москва; Апатиты

Ю. О. Копылова

Санкт-Петербургский государственный университет; Федеральный исследовательский центр “Кольский научный центр РАН”

Email: s.n.volkov@inbox.ru

Институт наук о Земле

Россия, Санкт-Петербург; Апатиты

Р. С. Бубнова

НИЦ “Курчатовский институт” – ПИЯФ ИХС

Email: s.n.volkov@inbox.ru

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bubnova R.S., Filatov S.K. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2013. V. 228 P. 395. https://doi.org/10.1524/zkri.2013.1646
  2. Bubnova R., Volkov S., Albert B. et al. // Crystals (Basel). 2017. V. 7. P. 93. https://doi.org/10.3390/cryst7030093
  3. Topnikova A.P., Belokoneva E.L. // Russ. Chem. Rev. 2019. V. 88. P. 204. https://doi.org/10.1070/RCR4835
  4. Leonyuk N.I., Maltsev V.V., Volkova E.A. // Molecules. 2020. V. 25. P. 2450. https://doi.org/10.3390/molecules25102450
  5. Mutailipu M., Poeppelmeier K.R., Pan S. // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 1130. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00796
  6. Huang C., Mutailipu M., Zhang F. et al. // Nat. Commun. 2021. V. 12. P. 2597. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22835-4
  7. Пятницкий И.В., Сухан В.В. Аналитическая химия серебра. М.: Наука, 1975. 264 с.
  8. Shannon R.D. // Acta Cryst. А. 1976. V. 32. P. 751. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  9. Hyman A., Perloff A., Mauer F. et al. // Acta Cryst. 1967. V. 22. P. 815. https://doi.org/10.1107/S0365110X6700163X
  10. Krogh-Moe J. // Acta Cryst. 1965. V. 18. P. 77. https://doi.org/10.1107/S0365110X65000142
  11. Volkov S.N., Charkin D.O., Arsentev M.Yu. et al. // CrystEngComm. 2022. V. 24. P. 4174. https://doi.org/10.1039/D2CE00307D
  12. Volkov S.N., Charkin D.O., Kireev V.E. et al. // Solid State Sci. 2023. V. 145. P. 107311. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences
  13. Chen Z., Pan S., Dong X. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2023. V. 406. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.ica.2013.04.046
  14. Yakubovich O.V., Perevoznikova I.V., Dimitrova O.V. et al. // Doklady Physics. 2002. V. 47. P. 791. https://doi.org/10.1134/1.1526424
  15. Corazza E., Menchetti S., Sabelli C. // Am. Mineral. 1974. V. 59. P. 1005.
  16. Volkov S., Aksenov S., Charkin D. et al. // Solid State Sci. 2024. V. 148. P. 107414. http://dx.doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2023.107414
  17. Touboul M., Penin N., Nowogrocki G. // Solid State Sci. 2004. V. 5. P. 1327. https://doi.org/10.1016/S1293-2558(03)00173-0
  18. Sennova N.A., Bubnova R.S., Filatov S.K. et al. // Glass Phys. Chem. 2007. V. 33. P. 217. https://doi.org/10.1134/S1087659607030054
  19. Dong X., Wu H., Shi Y. et al. // Chem. A. Eur. J. 2013. V. 19. P. 7338. https://doi.org/10.1002/chem.201300902
  20. Bürgi H.B., Capelli S.C., Birkedal H. // Acta Cryst. А. 2000. V. 56. P. 425. https://doi.org/10.1107/S0108767300008734
  21. Schulz H. // The Physics of Superionic Conductors and Electrode Materials. Boston: Springer, 1983. P. 5. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-4490-2_2
  22. Perenthaler E., Schulz H., Beyeler H.U. // Solid State Ion. 1981. V. 5. P. 493. https://doi.org/10.1016/0167-2738(81)90300-3
  23. Boucher F., Evain M., Brec R. // J. Solid State Chem. 1993. V. 107. P. 332. https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1356
  24. Bindi L., Cooper M.A., McDonald A.M. // Can. Mineral. 2015. V. 53. P. 159. https://doi.org/10.3749/canmin.1500009
  25. Kuhs W. // Aust. J. Phys. 1988. V. 41. P. 369. https://doi.org/10.1071/PH880369
  26. Volkov S.N., Charkin D.O., Firsova V.A. et al. // Crystallogr. Rev. 2023. V. 29. P. 147. https://doi.org/10.1080/0889311X.2023.2266400
  27. Kuhs W.F. // International Tables for Crystallography. Chester: International Union of Crystallography, 2006. P. 228. https://doi.org/10.1107/97809553602060000636
  28. Trueblood K.N., Bürgi H.B., Burzlaff H. et al. // Acta Cryst. A. 1996. V. 52. P. 770. https://doi.org/10.1107/S0108767396005697
  29. Morrison G., zur Loye H.-C. // Cryst. Growth Des. 2020. V. 20. P. 8071. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.0c01317
  30. West J.P., Hwu S.-J. // J. Solid State Chem. 2012. V. 195. P. 101. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2012.06.015
  31. Bai C., Han S., Pan S. et al. // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 12416. https://doi.org/10.1039/C4RA16639F
  32. Yan Y., Jiao J., Tu C. et al. // J. Mater. Chem. 2022. V. 10. P. 8584. https://doi.org/10.1039/D2TC01598F
  33. Plachinda P.A., Dolgikh V.A., Stefanovich S.Yu. et al. // Solid State Sci. 2005. V. 7. P. 1194. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2005.05.006
  34. Yakubovich O.V., Mochenova N.N., Dimitrova O.V. et al. // Acta Cryst. E. 2004. V. 60. P. i127. https://doi.org/10.1107/S1600536804023232
  35. Thornley F.R., Kennedy N.S.J., Nelmes R.J. // J. Phys. C. 1976. V. 9. P. 681. https://doi.org/10.1088/0022-3719/9/5/010
  36. Chiodelli G., Flor G., Magistris A. et al. // J. Therm. Anal. 1983. V. 28. P. 273. https://doi.org/10.1007/BF01983260
  37. Volkov S.N., Charkin D.O., Arsent’ev M.Yu. et al. // Inorg. Chem. 2020. V. 59. P. 2655. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c00306
  38. Volkov S.N., Charkin D.O., Firsova V.A. et al. // Inorg. Chem. 2023. V. 62. P. 30. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c03680
  39. Volkov S.N., Charkin D.O., Manelis L.S. et al. // Solid State Sci. 2022. V. 125. P. 106831. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106831
  40. Копылова Ю.О., Волков С.Н., Аксенов С.М. и др. // Журн. структур. химии. 2024. Т. 65. С. 132981. https://doi.org/10.26902/JSC_id132981
  41. Volkov S.N., Charkin D.O., Marsiy I.A. et al. // J. Cryst. Growth. 2024. V. 644. P. 127837. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2024.127837
  42. Wang R., Zhong Y., Dong X. et al. // Inorg. Chem. 2023. V. 62. P. 4716. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c00233
  43. Huai L., Liu W., Zhang B.-B. et al. // New J. Chem. 2024. V. 48. P. 13805. https://doi.org/10.1039/D4NJ01687D
  44. Du Z.P., Zhou Y., Zhao S.G. // Chin. J. Appl. Chem. 2023. V. 40. P. 229. https://doi.org/10.19894/j.issn.1000-0518.220225
  45. Якубович О.В., Перевозникова И.В., Димитрова О.В. и др. // Докл. РАН. 2002. Т. 387. С. 54. https://doi.org/10.1134/1.1526424
  46. Chen Z., Pan S., Dong X. et al. // Inorg. Chim Acta. 2013. V. 406. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.ica.2013.04.046
  47. Bai C., Yu H., Han S. et al. // Inorg. Chem. 2014. V. 53. P. 11213. https://doi.org/10.1021/ic501814q
  48. Wu H., Pan S., Poeppelmeier K.R. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 7786. https://doi.org/10.1021/ja111083x
  49. Brachtel G., Jansen M. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1981. V. 478. P. 13. https://doi.org/10.1002/zaac.19814780703
  50. Jansen M., Brachte G. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1982. V. 489. P. 42. https://doi.org/10.1002/zaac.19824890106
  51. Jansen M., Scheld W. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1981. V. 477. P. 85. https://doi.org/10.1002/zaac.19814770609
  52. Petříček V., Dušek M., Plášil J. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2016. V. 231. P. 583. https://doi.org/10.1515/zkri-2016-1956
  53. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2014. V. 229. P. 345. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
  54. Petříček V., Palatinus L., Plášil J. et al. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 2023. V. 238. P. 271. https://doi.org/10.1515/zkri-2023-0005
  55. Gagné O.C., Hawthorne F.C. // Acta Cryst. B. 2017. V. 73. P. 956. https://doi.org/10.1107/S2052520617010988
  56. Hawthorne F.C. // Am. Mineral. 2015. V. 100. P. 696. https://doi.org/10.2138/am-2015-5114
  57. Jansen M. // Angew. Chem. Int. Ed. 1987. V. 26. P. 1098. https://doi.org/10.1002/anie.198710981
  58. Schmidbaur H., Schier A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. P. 746. https://doi.org/10.1002/anie.201405936
  59. Filatov S.K., Bubnova R.S. // Phys. Chem. Glasses. 2000. V. 41. P. 216.
  60. Woller K.-H., Heller G. // Z. Kristallogr. Cryst. Mater. 1981. V. 156. P. 151. https://doi.org/10.1524/zkri.1981.156.1-2.151
  61. Giese R.F. // Science. 1966. V. 154. P. 1453. https://doi.org/10.1126/science.154.3755.1453
  62. Kaußler C., Kieslich G. // J. Appl. Cryst. 2021. V. 54. P. 306. https://doi.org/10.1107/S1600576720016386
  63. Hornfeck W. // Acta Cryst. 2020. V. 76. P. 534. https://doi.org/10.1107/S2053273320006634
  64. Krivovichev S.V. // Acta Cryst. B. 2016. V. 72. P. 274. https://doi.org/10.1107/S205252061501906X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кристаллическая структура Ag4B4O7I2 [37] вдоль направления [010] в сопоставлении с тензором теплового расширения при 200°C (а); фрагмент борокислородного каркаса в проекции на плоскость ab (б); “кернитовая” цепочка из связанных друг с другом пентаборатных групп (в); тепловые смещения атомов серебра в ангармоническом приближении (г).

Скачать (40KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ионная (Ag2I)+ (а) и ковалентная борокислородная (б) подрешетки в структуре Ag4B4O7I2 [37].

Скачать (16KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Проекции кристаллических структур Ag4B7O12X, X = Cl (а), Br (б), I (в), вдоль оси b и соответствующие тензоры теплового расширения [38]. Справа показаны соответствующие подрешетки галогенида серебра; короткие связи Ag∙∙∙Ag 2.5–2.6 Å показаны пунктирными линиями.

Скачать (68KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фрагмент структур Ag4B7O12X, X = Cl (а), I (б), демонстрирующий ангармонизм тепловых смещений для полиэдров XAg5 [38].

Скачать (13KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кристаллическая структура Ag3B6O10Br (а), Ag3B6O10I (б) и Ag3B6O10(NO3) (в) [11, 12].

Скачать (50KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Частично разупорядоченный борокислородный каркас в кристаллической структуре Ag3B6O10Br [12].

Скачать (16KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Схема структурных соотношений между центросимметричными и нецентросимметричными членами семейства M3B6O10X [11, 12].

Скачать (30KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Борокислородный слой в структурах Ag8B8O15Cl2, Ag8B8O15(OH)Br (а) и борокислородные группы [B16O34], формирующие эти слои (б); кернитовые цепочки 5B:2Δ3□:(⟨Δ2□⟩−⟨Δ2□⟩−)∞, формирующие кристаллическую структуру цепочечного Ag11B8O16I3 (в) [43].

Скачать (53KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Кристаллическая структура Ag4(B3O6)(NO3) (а), группа NO3 (б), кластер B9O18 (в), изоповерхности ангармонической плотности вероятности для атомов Ag3 и Ag4 (г) [41].

Скачать (25KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сравнение структурообразующих цепочек (а, в, д) и кристаллических структур (б, г, е) Ag3B4O6(OH)2(NO3) (а, б), Tl2B4O6(OH)2·2H2O (в, г) и кернита Na2B4O6(OH)2·3H2O (д, е) [40].

Скачать (52KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Тепловые колебания в ангармоническом приближении для полиэдров I(1)Ag4 (a) и I(2)Ag5 (б) при 127°С [38]. Показаны кратчайшие связи I–Ag и их коэффициенты теплового расширения (10–6 °С–1).

Скачать (12KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Распределение разностной электронной плотности в окрестности атома Ag2 в структуре Ag4B7O12Br при уточнении этого атома в анизотропном приближении тепловых смещений [39].

Скачать (6KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Ангармонизм тепловых смещений атомов в позиции Ag2 в структурах Ag4B7O12X, X = (а) Cl, (б) Br, (в) I [38]. Сверху показан вектор асимметрии ν и его длина; внизу – соответствующая 2D-карта. Крестиками указано положение максимума распределения, положение атомов, δ – расстояние между ними.

Скачать (17KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Температурная зависимость удельной электропроводности Ag3B6O10I [11].

Скачать (3KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Кристаллические структуры δ-Ag3B6O10I (a) и α-Ag3B6O10I (б): атомы иода (кружки), треугольники [BO3] и тетраэдры [BO4]. Для атомов серебра представлена функция плотности вероятности, которая показывает пути их миграции [11].

Скачать (19KB)
Метаданные
17. Рис. 16. Ангармоническая функция плотности вероятности атомов серебра и иода в кристаллической структуре Ag3B6O10I при 400°С [11].

Скачать (15KB)
Метаданные
18. Рис. 17. Зависимость объемного теплового расширения, степени его анизотропии, температуры плавления и конфигурационной энтропии от ионного радиуса галоген-иона (X) в структурах семейства Ag4B7O12X, X = Cl, Br, I [38].

Скачать (24KB)
Метаданные
19. Рис. 18. Полиэдры XAgn (n = 5–6) в структурах семейства Ag4B7O12X [38]. Размер атомов соответствует соотношению между их ионными радиусами. Частично закрашенные атомы серебра показывают заселенность их позиций.

Скачать (9KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».