Фазовые равновесия в системе Tl2O-MgO-B2O3
Автор: Субанаков А.К., Базаров Б.Г., Курбатов Р.В.
Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu
Рубрика: Неорганическая химия
Статья в выпуске: 3, 2009 года.
Бесплатный доступ
Методом рентгенофазового анализа (РФА) изучена тройная оксидная система Tl2O-MgO-B2O3 в субсолидусной области (450о-600оС). Установлено образование нового двойного бората магния-таллия TlMgB6O10,5. Построено изотермическое сечение системы при 550-600 оС.
Бораты, тройные системы
Короткий адрес: https://sciup.org/148178754
IDR: 148178754
Текст научной статьи Фазовые равновесия в системе Tl2O-MgO-B2O3
В последние годы соединениям бора уделяется большое внимание благодаря их многообещающим физическим свойствам [1]. Бораты щелочных и щелочно-земельных элементов используются в твердотельной дозиметрии ионизирующего излучения [2-4], триборат таллия TlB3O5 изоструктурен нелинейно-оптическому (НЛО) материалу, триборату цезия CsB 3 O 5 и соответственно сам проявляет НЛО свойства [5].
В связи с этим целью данной работы является изучение фазовых равновесий в системе Tl2O-MgO-B 2 O 3 как основы поиска и синтеза новых полифункциональных (нелинейно-оптические, термолюминесцентные и ионопроводящие) боратов.
Фазовые равновесия в граничных системах Tl2O-B2O3 и MgO-B2O3 изучены подробно. В двойной системе Tl2O-B2O3 [6] обнаружено семь промежуточных соединений составов Tl2O:B2O3 = 1:2, 1:3, 1:5, 3:1, 1:1, 1:4, 1:9. В системе MgO-B 2 O 3 образуются три бората составов MgB 4 O 7 , Mg 2 B 2 O 5 и Mg 3 B 2 O 6 [7]. Тройная оксидная система Tl 2 O-MgO-B 2 O 3 ранее не изучалась.
В качестве исходных компонентов использовали B2O3 (о.с.ч. 12-13), MgO(ч.), Tl2O3 и TlNO3 (ч.). Взаимодействия в системе изучали методом твердофазных реакций в интервале температур 450-650оС(с шагом 50оС), с промежуточной гомогенизацией после каждой температуры отжига. Отжиг образцов проводили в муфельной печи с программным охлаждением. Общая продолжительность отжига составляла 10 суток. Фазообразования в системе изучали методом «пересекающихся разрезов». Достижение равновесия наблюдали рентгенографически. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре «D8 Advance» фирмы Bruker AXS (CuK α - излучение, графитовый монохроматор).
По данным рентгенофазового анализа образцов, составы которых отвечали точкам пересечения всех возможных разрезов, и с учетом боратов таллия и магния построено изотермическое сечение системы при 550-600оС, оно характеризуется 13 квазибинарными разрезами, делящими систему на 13 треугольников, и образованием тройной фазы TlMgB 6 O 10,5 (рис. 1).
При повышении температуры до 650оС в системе наблюдается стеклование в области соединения TlMgB 6 O 10,5 . Существование этого соединения подтверждается рентгенографически. Углы и межплоскостные расстояния в новом соединении рассчитаны на основании рентгенограммы, полученной при длительной съемке (5 ≤ 2 Θ≤ 90 при скорости съемки 5 квантов в с.). Проведено индицирование нового соединения с помощью программы TREOR 90 [8]. Индицирование показало, что данное соединение относится к триклинной сингонии, с параметрами элементарной ячейки: a=6,145Å, b=7,833Å, c=10,897Å; α=75,9620, β=86,9050, γ=65,7220; V=463,27 A3. Критерий Де-Вольфа М20 равен 11. Рентгенометрические характеристики представлены в табл. 1.
Рис. 1. Изотермическое сечение системы Tl 2 O-MgO-B 2 O 3 при 550-6000С
Таблица 1
Рентгенометрические характеристики соединения TlMgB 6 O 10,5
|
h |
K |
l |
2 0 ( рентг ) |
2 0 ( расчетн ) |
d |
|
0 |
0 |
1 |
8,366 |
8,368 |
10,5601 |
|
0 |
1 |
1 |
13,471 |
13,471 |
6,5675 |
|
1 |
1 |
0 |
15,780 |
15,736 |
5,6114 |
|
1 |
0 |
0 |
15,829 |
||
|
0 |
-1 |
1 |
16,872 |
16,907 |
5,2506 |
|
1 |
0 |
1 |
18,314 |
18,313 |
4,8403 |
|
21,819 |
4,07 |
||||
|
22,100 |
4,0189 |
||||
|
0 |
-1 |
2 |
23,515 |
23,511 |
3,7801 |
|
-1 |
1 |
1 |
24,292 |
24,288 |
3,661 |
|
-1 |
-1 |
2 |
24,709 |
24,717 |
3,6001 |
|
0 |
1 |
3 |
25,451 |
25,441 |
3,4968 |
|
0 |
2 |
2 |
27,122 |
27,133 |
3,285 |
|
-1 |
1 |
2 |
27,192 |
||
|
-1 |
-2 |
1 |
27,222 |
||
|
-1 |
0 |
3 |
29,240 |
29,25 |
3,0517 |
|
2 |
1 |
1 |
29,884 |
29,89 |
2,9874 |
|
2 |
0 |
0 |
31,975 |
31,97 |
2,7967 |
|
-1 |
-2 |
2 |
32,489 |
32,47 |
2,1892 |
|
0 |
3 |
3 |
41,202 |
41,203 |
2,1892 |
|
-1 |
-3 |
2 |
43,150 |
43,154 |
2,0948 |
|
1 |
4 |
3 |
48,750 |
48,746 |
1,8664 |
|
3 |
0 |
0 |
48,796 |
||
|
-3 |
2 |
5 |
75,377 |
||
|
-2 |
-4 |
5 |
75,423 |
75,428 |
1,2593 |
|
-2 |
4 |
0 |
75,434 |
Таким образом, изучены фазовые равновесия в системе Tl 2 O-MgO-B 2 O 3 в субсолидусной области, построено изотермическое сечение при 550-600оС. Установлено образование нового двойного бората TlMgB 6 O 10,5 .
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ ( грант № 06-08-00726).
