Некоторые ромбоэдрические фазы в системах Ba3-xSrxR(B03)3, R-РЗЭ

Автор: Хамаганова Т.Н., Хумаева Т.Е.

Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu

Рубрика: Химия

Статья в выпуске: 3, 2010 года.

Бесплатный доступ

Синтезированы и исследованы методом РФА фазы в системах Ba3-xSrxR(BO3)3, R- РЗЭ. Полученные фазы отнесены к тригональной сингонии, пр.гр. R 3. Определены их кристаллографические характеристики.

Фазы, бораты, твердофазный синтез, кристаллическая структура

Короткий адрес: https://sciup.org/148179509

IDR: 148179509

Текст научной статьи Некоторые ромбоэдрические фазы в системах Ba3-xSrxR(B03)3, R-РЗЭ

Бораты щелочноземельных и редкоземельных элементов представляют интерес как возможные полифункциональные материалы для создания твердотельных лазеров и лазерных сред, нелинейной оптики в качестве люминофоров [1-3].

В тройных оксидных системах MO- B2O3-R2O3, где M = Ba, Sr; R – редкоземельные элементы получены фазы состава MR(BO3)3, кристаллизующиеся в двух полиморфных модификациях [4-6].

Высокотемпературная α - форма имеет тригональную структуру и характерна для соединений стронция со всеми лантаноидами, а также для изоформульных бариевых боратов с РЗЭ цериевой подгруппы. Кристаллические структуры этих соединений являются производными от структуры Sr 3 Sc(BO 3 ) 3 . Центросимметричная фаза Sr 3 Sc(BO 3 ) 3 кристаллизуется в тригональной сингонии, пр.гр. R 3 [7]. Ромбоэдрический каркас структуры этой фазы образован соединением цепочек Sc-октаэдров, вытянутых вдоль оси c с девятивершинниками атомов Sr. Боркислородные треугольники изолированы друг от друга и выстроены почти параллельно оси третьего порядка.

Способность одноформульных стронциевых и бариевых боратов с тяжелыми РЗЭ кристаллизоваться в одном структурном типе позволяет ожидать образования твердых растворов и значительных областей растворимости компонентов при замещении катионов Ba2+ на Sr2+. Предположения полностью подтвердились при изучении системы

Ba 3-x Sr x Sm(BO 3 ) 3 , 0 ≤ x ≤ 3.0, в которой в рамках одного структурного типа получен непрерывный ряд твердых растворов [5].

Двойные бораты MR(BO 3 ) 3 бария и стронция с редкоземельными элементами цериевой подгруппы кристаллизуются в различных структурных типах (пр.гр. P 6₃cm и R 3 ), что приводит к образованию двух рядов твердых растворов замещения.

В настоящей работе представлены результаты исследования некоторых поликристаллических фаз состава Ba 3-x Sr x R(BO 3 ) 3 , где x = 1 и 2.

Эспериментальная часть

Синтез поликристаллических образцов фаз Ba 2 SrR(BO 3 ) 3 осуществляли методом твердофазных реакций. Стехиометрические количества исходных компонентов (BaCO₃ и SrCO₃ квалификации “ос.ч.”, оксиды РЗЭ с содержанием основного вещества не ниже 99,99% и H 3 BO 3 “х.ч.”) отжигали в платиновых тиглях на воздухе. Ступенчатый отжиг реакционных смесей при температурах 500-1000^оС проводили в течение 80 ч. Приводит к получению однофазных образцов. Контроль за фазовым составом исследуемых соединений и установлением равновесия осуществляли с помощью рентгенофазового анализа на дифрактометре D-8 Advance фирмы BRUKER (Cu K α - излучение, графитовый монохроматор). Параметры элементарных ячеек полученных фаз уточняли методом наименьших квадратов по оригинальной программе.

R3+

Рис. Зависимость изменения формульных объемов V/Z cоединений Иa 2 SrR (BO 3 ) 3 от куба ионных радиусов R³⁺

Таблица

Результаты индицирования порошков Ва 2 SrSm(BO 3 ) 3 и Ва 2 SrY(BO 3 ) 3

Ва 2 SrSm(BO 3 ) 3					Ва 2 SrY(BO 3 ) 3
I/I 0	d, A⁰	10 4 /d 2эксп	hkl	10⁴/d² выч	I/I 0	d, A⁰	10 4 /d 2эксп	hkl	10⁴/d² выч
12	4,82	431	021	431
25	4,35	527	012	527	22	4,33	533	012	534
50	3,866	669	211	670	42	3,850	675	211	677
10	3,723	721	030	719	10	3,716	724	030	724
25	3,225	961	220	958	27	3,220	965	220	966
100	3,153	1005	122	1006	100	3,136	1017	122	1018
70	2,952	1147	131	1149	8	3,127	1023	003	1022
10	2,826	1252	113	1247	73	2,940	1157	131	1159
10	2,683	1389	401	1389	10	2,815	1262	113	1262
30	2,596	1483	312	1485	10	2,673	1403	401	1403
8	2,477	1629	321	1629	19	2,583	1502	312	1501
20	2,444	1674	140,410	1677	16	2,433	1689	140,410	1689
8	2,259	1959	223	1965	9	2,246	1983	232	1984
3	2,178	2108	024	2110	22	2,053	2372	214	2380
20	2,064	2347	214	2349	18	1,921	2713	413,143	2713
15	1,968	2581	511	2584	10	1,869	2863	134	2863
18	1,933	2676	413,143	2681	16	1,843	2944	152	2947
15	1,881	2827	134	2829
15	1,853	2912	152	2915

Осуждение результатов

Наиболее подробно нами изучено фазообразование в системах с Sm, Y, Er и пока частично – с Ho и Yb.

Анализ порошкограмм фаз составов Ba 2 SrR (BO 3 ) 3 и BaSr 2 R(BO 3 ) 3 показал, что характер расположения рефлексов и их относительных интенсивностей аналогичен двойным боратам Sr 3 R(BO 3 ) 3 . Поэтому мы выполнили индицирование рентгенограмм этих фаз в ромбоэдрической ячейке (пр. гр. R 3 ). Результаты индицирования порошкограмм этих соединений приведены в таблице. На рисунке приведена зависимость изменения формульных объемов V/Z соединений Ba₂SrR (BO₃)₃ от куба ионных радиусов R³⁺. Объемы элементарных ячеек монотонно убывают с уменьшением радиуса РЗЭ. Аналогичные результаты наблюдаются и для других составов твердых растворов, кристаллизующихся в этом структурном типе, что согласуется с экспериментальными данными, полученными нами ранее.

Статья научная