Твердофазный синтез многокомпонентной керамики (Mg,Ca,Ba,Sr,Pb,Al,Ti,Nb)O3 со структурой перовскита
Автор: Живулин Владимир Евгеньевич, Стариков Андрей Юрьевич, Гудкова Светлана Александровна, Трофимов Евгений Алексеевич, Пунда Александр Юрьевич, Гавриляк Антон Валерьевич, Павлов Сергей Владиславович, Зайцева Ольга Владимировна, Веселков Сергей Николаевич, Жеребцов Дмитрий Анатольевич, Мосунова Татьяна Владимировна, Винник Денис Александрович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Рубрика: Физическая химия
Статья в выпуске: 3 т.12, 2020 года.
Бесплатный доступ
В данной работе представлены результаты получения и исследования многокомпонентной керамики со структурой перовскита, состав которой отражает формула (Mg,Ca,Ba,Sr,Pb,Al,Ti,Nb)O3. Образцы были получены методом твердофазного синтеза. Исходные компоненты шихты - порошки BaCO3, Nb2O5, Al2O3,SrCO3, CaCO3, MgO, PbO, TiO2. Смесь порошков перетирали при помощи шаровой мельницы для получения однородной смеси. Готовые составы порошков компактировали в форму цилиндров. Процесс прессования проводили с использованием металлической пресс-формы и гидравлического пресса. Спекание осуществляли на платиновой подложке в трубчатой печи с карбидкремниевыми нагревателями при температуре 1350 °С в течение 5 часов. После спекания образцы измельчали до состояния порошка для дальнейшего изучения их структуры и химического состава. Исследование химического состава полученных образцов было проведено с помощью сканирующего микроскопа JEOL JSM 7001F, оснащенного энергодисперсионным рентгенфлуоресцентным анализатором INCA X-max 80 (Oxford Instruments). Исследование структуры проводили на порошковом дифрактометре Rigaku Ultima IV методом рентгеновского фазового анализа. Результаты электронно-микроскопического исследования показывали, что в составе изученных образцов присутствует большое количество кристаллов кубической формы, состав которых имеет структуру перовскита с формулой (Mg,Ca,Ba,Sr,Pb)(Al,Ti,Nb)O3. Наряду с этим в составе образцов присутствуют и кристаллы других состава и формы. Рентгенофазовое изучение образцов подтверждает такой вывод. В исследованных образцах присутствует большое количество вещества со структурой перовскита (наиболее близкими к этой фазе чистыми образцами из базы данных являются CaTiO3, SrTiO3). Наряду с этим в составе изученных образцов в значительных количествах присутствуют ниобаты и ниобаты-титанаты щелочноземельных металлов. Дальнейшие исследования в этом направлении должны позволить получить монофазные образцы такого рода вещества, пригодные для изучения его электромагнитных характеристик.
Многокомпонентная керамика, высокоэнтропийные оксиды, твердофазный синтез, перовскит
Короткий адрес: https://sciup.org/147234233
IDR: 147234233 | DOI: 10.14529/chem200306
Список литературы Твердофазный синтез многокомпонентной керамики (Mg,Ca,Ba,Sr,Pb,Al,Ti,Nb)O3 со структурой перовскита
- Oses C., Toher C., Curtarolo S. High-Entropy Ceramics. Nat. Rev. Mater., 2020, no. 5, pp. 295309. DOI: 10.1038/s41578-019-0170-8.
- Vinnik D.A., Trofimov E.A., Zhivulin V.E., Gudkova S.A., Zaitseva O.V., Zherebtsov D.A., Sta-rikov A.Yu., Sherstyuk D.P., Amirov A.A., Kalgin A.V., Trukhanov S.V., Podgornov F.V. High Entropy Oxide Phases with Perovskite Structure. Nanomaterials, 2020, vol. 10, no. 2. 268. DOI: 10.3390/nano10020268.
- Sarkar A., Djenadic R., Wang D., Hein C., Kautenburger R., Clemens O., Hahn H. Rare Earth and Transition Metal Based Entropy Stabilised Perovskite Type Oxides. J. Eur. Ceram. Soc., 2018, vol. 38, no. 5, pp. 2318-2327. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.12.058.
- Jiang S., Hu T., Gild J., Zhou N., Nie J., Qin M., Harrington T., Vecchio K., Luo J. A New Class of High-Entropy Perovskite Oxides. Scr. Mater., 2018, vol. 142, pp. 116-120. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.08.040.
- Sharma Y., Musico B.L., Gao X., Hua C., May A.F., Herklotz A., Rastogi A., Mandrus D., Yan J., Lee H.N., Chisholm M. F., Keppens V., Ward T.Z. Single-Crystal High Entropy Perovskite Oxide Epitaxial Films. Phys. Rev. Mater., 2018, vol. 2, no. 6. DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.060404.
- Pietosa J., Kolesnik S., Puzniak R., Wisniewski A., Poudel B., Dabrowski B. Magnetic Properties of (Nd,Ca)(Ba,La)Co2O5+5 Tuned by the Site-Selected Charge Doping, Oxygen Disorder, and Hydrostatic Pressure. Phys. Rev. Mater., 2017, vol. 1, no. 6. DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.1.064404
- Zhu J., Li H., Zhong L., Xiao P., Xu X., Yang X., Zhao Z., Li J. Perovskite Oxides: Preparation, Characterizations, and Applications in Heterogeneous Catalysis. ACS Catal., 2014, vol. 4, no. 9, pp. 2917-2940. DOI: 10.1021/cs500606g.
- Kubicek M., Bork A.H., Rupp J.L.M. Perovskite Oxides - a Review on a Versatile Material Class for Solar-to-Fuel Conversion Processes. J. Mater. Chem. A, 2017, vol. 5, no. 24, pp. 11983-12000. DOI: 10.1039/C7TA00987A.
- Bednorz J.G., Muller K.A. Perovskite-Type Oxides - The New Approach to High-Tc Superconductivity. Rev. Mod. Phys., 1988, vol. 60, no. 3, pp. 585-600. DOI: 10.1103/RevModPhys.60.585.
- Zhao H.J., Bellaiche L., Chen X.M., Iniguez J. Improper Electric Polarization in Simple Perovskite Oxides with Two Magnetic Sublattices. Nat. Commun., 2017, vol. 8. DOI: 10.1038/ncomms14025.
- Cohen R.E. Origin of Ferroelectricity in Perovskite Oxides. Nature, 1992, vol. 358, pp. 136138. DOI: 10.1038/358136a0.
- Weston L., Cui X.Y., Ringer S.P., Stampfl C. Multiferroic Crossover in Perovskite Oxides. Phys. Rev. B, 2016, vol. 93, no. 16. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.165210.
- Rost CM., Rak Z., Brenner D.W., Maria J.-P. Local Structure of the MgxNixCox-CuxZnxO(x=0.2) Entropy-Stabilized Oxide: An EXAFS Study. J. Am. Ceram. Soc., 2017, vol. 100, no. 6, pp. 2732-2738. DOI: 10.1111/jace.14756.
- Anand G., Wrynn A.P., Handley C.M., Freeman C.L. Phase Stability and Distortion in High-Entropy Oxides. ActaMater., 2018, vol. 146, pp. 119-125. DOI: 10.1016/j.actamat.2017.12.037.
- Berardan D., Meena A.K., Franger S., Herrero C., Dragoe N. Controlled Jahn-Teller Distortion in (MgCoNiCuZn)O-Based High Entropy Oxides. J. Alloys Compd., 2017, vol. 704, pp. 693-700. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.02.070.
- Lei Z., Liu X., Li R., Wang H., Wu Y., Lu Z. Ultrastable Metal Oxide Nanotube Arrays Achieved by Entropy-Stabilization Engineering. Scr. Mater., 2018, vol. 146, pp. 340-343. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.12.025.
- Sarkar A., Djenadic R., Usharani N. J., Sanghvi K.P., Chakravadhanulaa S.K., Gandhif A.S., Hahna H., Bhattacharya S.S. Nanocrystalline Multicomponent Entropy Stabilised Transition Metal Oxides. J. Eur. Ceram. Soc., 2017, vol. 37, no. 2, pp. 747-754. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.09.018.
- Berardan D., Franger S., Meena A.K., Dragoe N. Room Temperature Lithium Superionic Conductivity in High Entropy Oxides. J. Mater. Chem. A, 2016, vol. 4, no. 24, pp. 9536-9541. DOI: 10.1039/C6TA03249D.
- Dabrowa J., Stygar M., Mikula A., Knapik A., Mroczka K., Tejchman W., Danielewski M., Martin M. Synthesis and Microstructure of the (Co,Cr,Fe,Mn,Ni)3O4 High Entropy Oxide Characterized by Spinel Structure.Mater. Lett., 2018, vol. 216, pp. 32-36. DOI: 10.1016/j.matlet.2017.12.148.
- Rost C.M., Sachet E., Borman T., Moballegh A., Dickey E.C., Hou D., Jones J.L., Curtarolo S., Maria J.-P. Entropy-Stabilized Oxides. Nat. Commun., 2015, vol. 6. DOI: 10.1038/ncomms9485.
- Miracle D.B., Senkov O.N. A Critical Review of High Entropy Alloys and Related Concepts. ActaMater., 2017, vol. 122, pp. 448-511. DOI: 10.1016/j.actamat.2016.08.081.
