Особенности фазообразования и свойств соединений La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0; 0.11–0.22)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Гексагональный твердый раствор La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.11), а также ромбическая низкотемпературная фаза β-La2WO6 (La2W1 + xO6 + 3x (x = 0)) получены с использованием метода предварительно механической активации оксидов и последующего высокотемпературного синтеза при 1400°С, 4 ч. Дополнительно, методом кристаллизации из раствора в расплаве выращен монокристалл состава La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.22), изоструктурный La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.11). Обе керамики и монокристалл исследованы методами рамановской спектроскопии, РФА, термоанализа и термогравиметрии. Проводимость исследована методом импеданс-спектроскопии в сухом и влажном воздухе. Для гексагонального монокристалла La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.22) обнаружена сильная люминесценция в ИК‑области по сравнению с гексагональной керамикой La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.11) и β-La2WO6 керамикой ромбической структуры. В работе показано, что поликристаллическая керамика La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.11) более устойчива в окислительно-восстановительных условиях по сравнению с монокристаллом. Проводимость гексагонального монокристалла La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.22) носит кислород-ионный характер и ниже проводимости керамики La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.11) в силу совершенства его структуры. Вклад протонной составляющей проводимости отсутствует у гексагонального твердого раствора La2W1 + xO6 + 3x (x~ 0.11) и у монокристалла La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0.22), и их проводимость – чисто ионная с близкими значениями энергий активации (0.89 и 1.08 эВ соответственно). β-La2WO6 керамика, синтезированная в настоящей работе, имеет небольшой вклад протонной проводимости во влажном воздухе, который составляет ~1 × 10–6 См/см при 600°С, и близок по величине к проводимости ранее изученного легированного стронцием твердого раствора La1.96Sr0.04WO6 – δ на основе β-La2WO6.

Об авторах

А. В. Шляхтина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ФИЦ ХФ РАН)

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

Н. В. Лысков

Институт проблем химической физики РАН; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

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

И. В. Колбанев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ФИЦ ХФ РАН)

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

Г. А. Воробьева

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ФИЦ ХФ РАН)

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

А. Н. Щеголихин

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

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

В. И. Воронкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: annash@chph.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Yoshimura, M., Sibeeude, F., Ruanet, A., and Foex, M., Polymorphism of R2O3·WO3 (R = rare-earth) compounds at high temperature, Rev. Int. Htes et Refract., 1971, vol. 12. p. 215.
  2. Shimura, T., Fujimoto, S., and Iwahara, H., Proton Conduction in Non-Perovskite-Type Oxides at Elevated Temperature, Solid State Ionics, 2001, vol. 143, p. 117.
  3. Blasse, G.J., Inorg. Nucl. Chem., 1996, vol. 28, p. 1488.
  4. Brixner, L.H., Sleight, A.W., and Licis, M.S., Ln2MoO6-type rare-earth molibdates-preparation and lattice parameters, J. Solid State Chem., 1972, vol. 5. p. 186.
  5. Yoshimura, M. and Rouanet, A., High temperature phase relations in the system La2O3–WO3, Mater. Res. Bull., 1976, vol. 11, p. 151. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2009.07.045
  6. Chambrier, M.H., Kodjikian, S., Ibberson, R.M., and Goutenoire, F., Ab-initio structure determination of beta-La2WO6, J. Solid State Chem., 2009, vol. 182, p. 209.
  7. Allix, M., Chambrier, M.-H., Veron, E., Porcher, F., Suchomel, M., and Goutenoire F., Synthesis and Structure Determination of the High Temperature Form of La2WO6, Cryst. Growth Des., 2011, vol. 11, p. 5105. https://doi.org/10.1021/cg201010y
  8. Иванова, M.M., Балагина, Ж.M., Роде, E.Я. Диаграмма состояния системы La2O3–WO3, Неорган. материалы. 1970. Т. 6. С. 914.
  9. Яновский, В.К., Воронкова, В.И. Кристаллография и свойства оксивольфраматов лантана La2WO6. Кристаллография. 1975. Т. 20. С. 579.
  10. Kovalevsky, A.V., Kharton, V.V., and Naumovich, E.N., Oxygen ion conductivity of hexagonal La2W1.25O6.75, Mater. Lett., 1999, vol. 38, p. 300.
  11. Chambrier, M.-H., Ball, A.L., Kodjikian, S., Suard, E., and Goutenoire, F., Structure Determination of La18W10O57, Inorg. Chem., 2009, vol. 48, p. 6566.
  12. Magraso, A. and Haugsrud, R., Effects of the La/W ratio and doping on the structure, defect structure, stability and functional properties of proton-conducting lanthanum tungstate La28 – xW4 + xO54 + δ. A review, J. Mater. Chem. A, 2014, vol. 2, p. 12630.
  13. Vigen, C.K., Pan, J., and Haugsrud, R., Defects and Transport in Acceptor Doped La2WO6 and Nd1.2Lu0.8WO6, ECS J. Solid State Sci. Technol., 2013, vol. 2(12), is. 243–248, p. 2162.
  14. Сорокин, Н.И., Гребенев, В.В., Каримов, Д.Н. Анизотропия анионной проводимости в монокристаллах суперионного проводника CeF3. Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 9. С. 1376. DOI [Sorokin, N.I., Grebenev, V.V., and Karimov, D.N., Anisotropy of Anionic Conductivity in Single Crystals of CeF3 Superionic Conductor, Phys. Solid State (in Russian), 2021, vol. 63, p. 1541.]
  15. Kolbanev, I.V., Shlyakhtina, A.V., Degtyarev, E.N., Konysheva, E.Yu., Lyskov, N.V., Stolbov, D.N., and Streletskii, A.N., Room-temperature mechanochemical synthesis of RE molybdates: impact of structural similarity and basicity of oxides, J. Amer. Cer. Soc., 2021, vol. 104, 5698. https://doi.org/10.1111/jace.17939
  16. Du, P. and Yu, J.S., Eu3+-activated La2MoO6–La2WO6 red-emitting phosphors with ultrabroad excitation band for white light-emitting diodes, Sci. Rep., 2017, vol. 7, p. 11953. https://doi.org/10.1038/s41598-017-12161-5
  17. Ishigaki, T., Matsushita, N., Yoshimura, M., Uematsu, K., Toda, K., and Sato, M., Melt synthesis of oxide red phosphors La2WO6:Eu3+, Phys. Procedia, 2009, vol. 2, p. 587. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2009.07.045
  18. Aronov, M.N., Laboratory vibrating eccentric mill, Instruments and Experimental Technique, 1959, vol. 1, p. 153.
  19. Aronov, M.N. and Morgulis, L.M., Certificate of authorship No. 113794.
  20. Program ZView (Scribner Associates Inc., USA).
  21. Liu, B., Song, K.X., Vibrational spectroscopy and microwave dielectric properties of two novel Ca3Ln2W2O12 (Ln = La, Sm) tungstate ceramics, Mater. Res. Bull., 2021, vol. 133, 111022. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.111022
  22. Maczka, M., Hanuza, J., Paraguassu, W., Filho, A.G.S., Freire, P.T.C., Filho, J.M., Phonons in ferroelectric Bi2WO6: Raman and infrared spectra and lattice dynamics, Appl. Phys. Lett. , 2008, vol. 92, 112911. https://doi.org/10.1063/1.2896312
  23. Poirier, G., Messaddeq, Y., Ribeiro, S.J.L., Poulain, M. Structural study of tungstate fluorophosphate glasses by Raman and X-ray absorption spectroscopy, J. Solid State Chem., 2005, vol. 178, p. 1533. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.10.032
  24. Li, Y., Liu, J., Huang, X., Yu, J., Carbon-modified Bi2WO6 nanostructures with improved photocatalytic activity under visible light, Dalton Trans., 2010, vol. 39, p. 3420.
  25. Hager, I.Z., El-mallawany, R., Poulain, M., Infrared and Raman spectra of new molybdenum and tungsten oxyfluoride glasses, J. Mater. Sci., 1999, vol. 34, p. 5163.
  26. Shlyakhtina, A.V., Lyskov, N.V., Kolbanev, I.V., Shchegolikhin, A.N., Karyagina, O.K., Shcherbakova, L.G., Key trends in the proton conductivity of Ln6 – xMoO12 – δ (Ln = La, Nd, Sm, Gd–Yb; x = 0, 0.5, 0.6, 0.7, 1) rare-earth molybdates, Intern. J. Hydr. Energy, 2021, vol. 46, p. 16989. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.01.129
  27. Escolastico, S., Seegerm J., Roitsch, S., Ivanova, M., Meulenberg, W.A., Serra, J. Enhanced H-2 separation through mixed proton-electron conducting membranes based on La5.5W0.8M0.2O11.25 – δ. Chem. Sus. Chem., 2013, vol. 6, p.1523. https://doi.org/10.1002/cssc.201300091
  28. Jbeli, R., Boukhachem, A., Saadallah, F., Alleg, S., Amlouk, M., Ezzaouïa, H., Synthesis and physical properties of Fe doped La2O3 thin films grown by spray pyrolysis for photocatalytic applications, Mater. Res. Express, 2019, vol. 6, p. 066414. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab0e29
  29. Hardcastle, F.D., Wachs, I.E., Determination of Molybdenum–Oxygen Bond Distances and Bond Orders by Raman Spectroscopy, J. Raman Spectr., 1990, vol. 21, p. 683491. https://doi.org/10.1002/jrs.1250211009
  30. Шляхтина, А.В., Воробьева, Г.А., Щеголихин, А.Н., Леонов, А.В., Колбанев, И.В., Стрелецкий, А.Н. Фазообразование и поведение углеродсодержащих примесей в керамике Ln2O3:2HfO2 (Ln = Nd, Dy), синтезированной из механически активированной смеси оксидов. Неорган. материалы. 2020. Т. 56. С. 528. [Shlyakhtina, A.V., Vorobieva, G.A., Shchegolikhin, A.N., Leonov, A.V., Kolbanev, I.V., and Streletskii, A.N., Phase Relations and Behavior of Carbon-Containing Impurities in Ceramics Prepared from Mechanically Activated Ln2O3 + 2HfO2 (Ln = Nd, Dy) Mixtures, Inorganic Materials (in Russian), 2020, vol. 56, p. 528.] https://doi.org/10.1134/S002016852005012X
  31. Яновский, В.К., Воронкова, В.И. Политипизм в кристаллах La2WO6. Кристаллография. 1981. Т. 26. С. 604.
  32. Novikova, N.E., Sorokin, N.A., Antipin, A.A., Blotina, N.B., Alekseeva, O.A., Sorokina, N.I., and Voronkova, V.I., Characteristic features of polytypism in compounds with the La18W10O57-type structure, Acta Cryst., 2019, vol. 75, p. 740.
  33. Fleig, J., The influence of non-ideal microstructures on the analysis of grain boundary impedances, Solid State Ionics, 2000, vol. 131, p. 117.

Дополнительные файлы


© А.В. Шляхтина, Н.В. Лысков, И.В. Колбанев, Г.А. Воробьева, А.Н. Щеголихин, В.И. Воронкова, 2023

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».