Твердофазный синтез высокоэнтропийных кристаллов со структурой магнетоплюмбита в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3

Твердофазный синтез высокоэнтропийных кристаллов со структурой магнетоплюмбита в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3

Автор: Винник Денис Александрович, Трофимов Евгений Алексеевич, Живулин Владимир Евгеньевич, Зайцева Ольга Владимировна, Стариков Андрей Юрьевич, Жильцова Татьяна Анатольевна, Савина Юлия Дмитриевна, Гудкова Светлана Александровна, Жеребцов Дмитрий Анатольевич, Попова Дарья Александровна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry

Рубрика: Физическая химия

Статья в выпуске: 3 т.11, 2019 года.

Бесплатный доступ

Проводимая в рамках работ по изучению возможности получения поликомпонентных оксидных фаз, характеризующихся высоким значением конфигурационной энтропии смешения, настоящая работа направлена на исследование возможности получения методом твердофазного синтеза поликомпонентной фазы со структурой магнетоплюмбита в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3. Шихта для синтеза образцов соответствовала формулам: BaFe2Ti2Al2In2Ga2Cr2O19, BaFe4Ti1,6Al1,6In1,6Ga1,6Cr1,6O19, BaFe6Ti1,2Al1,2In1,2Ga1,2Cr1,2O19. Для экспериментов использовали следующие реактивы: BaCO3, Fe2O3, TiO2, In2O3, Cr2O3, Ga2O3, Al2O3 - с квалификацией не ниже, чем «ч.д.а.». Исследование образцов, полученных спеканием предварительно измельчённой и тщательно перемешанной многокомпонентной шихты при 1350 °С в течение 5 часов в атмосфере воздуха, методами рентгеноспектрального микроанализа и рентгенофазового анализа продемонстрировало возможность образования микрокристаллов требуемого состава и структуры. Полученные данные показывают, что стабильная многокомпонентная кристаллическая структура типа магнетоплюмбита может быть получена в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3 даже в случае, если величина конфигурационной энтропии смешения в рамках подрешётки, образованной Fe, Ti, Al, In, Ga и Cr, несколько меньше 1,5R. Средний состав высокоэнтропийных фаз в полученных образцах может быть описан формулами: BaFe2,70Ti0.67Al1,69In1,61Ga2,66Cr2.67O19, BaFe4,56Ti0.86Al1,66In1,27Ga1,94Cr1.71O19, BaFe6,06Ti1,08Al1,20In1,16Ga1,25Cr1,25O19. Полученные данные свидетельствуют о том, что в условиях эксперимента заметная доля титана не переходит в состав высокоэнтропийной фазы. Это необходимо учесть в ходе последующих экспериментальных работ по созданию гомогенных образцов синтезированных фаз, необходимых для исследования их электрических и магнитных характеристик.

Еще

Высокоэнтропийные оксиды, состав, структура магнетоплюмбита, твердофазный синтез

Короткий адрес: https://sciup.org/147233132

IDR: 147233132   |   DOI: 10.14529/chem190304

Список литературы Твердофазный синтез высокоэнтропийных кристаллов со структурой магнетоплюмбита в системе BaO-Fe2O3-TiO2-Al2O3-In2O3-Ga2O3-Cr2O3

  • Gao M.C., Yeh J.-W., Liaw P.K., Zhang Y. High-Entropy Alloys. Fundamentals and Applications. Springer International Publishing, Switzerland, 2016, 524 p.
  • Pogrebnyak A.D., Bagdasaryan A.A., Yakushchenko I.V., Beresnev V.M. The Structure and Properties of High-Entropy Alloys and Nitride Coatings Based on Them. Russian Chemical Reviews, 2014, vol. 83, is. 11, pp. 1027-1061(in Russ).
  • Rost Christina M., Sachet Edward, Borman Trent, Moballegh Ali, Dickey Elizabeth C., Hou Dong, Jones Jacob L., Curtarolo Stefano, Maria Jon-Paul [Entropy-Stabilized Oxides]. Nature Communications, 2015, vol. 6, no. 8485. DOI: 10.1038/ncomms9485
  • Bérardan D., Franger S., Dragoe D., Meena A.K., Dragoe N. Colossal Dielectric Constant in High Entropy Oxides. Rapid Research Letters, 2016, vol. 10, no. 4, pp. 328-333. DOI: 10.1002/pssr.201600043
  • Sarkar A., Djenadic R., Usharani N. J., Sanghvi K. P., Chakravadhanula V.S.K., Gandhi A.S., Hahn H., Bhattacharya S.S. Nanocrystalline Multicomponent Entropy Stabilised Transition Metal Oxide]. Journal of the European Ceramic Society, 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 Oxide]. Journal of Materials Chemistry A, 2016, vol. 4, pp. 9536-9541.
  • DOI: 10.1039/C6TA03249D
  • Rak Zs., Rost C.M., Lim M., Sarker P., Toher C., Curtarolo S., Maria J.-P., Brenner D.W. Charge Compensation and Electrostatic Transferability in Three Entropy-stabilized Oxides: Results from Density Functional Theory Calculations. Journal of Applied Physics, 2016, vol. 120, no. 9.
  • DOI: 10.1063/1.4962135
  • Rost Ch.M., Rak Z., Brenner D.W., Maria J.-P. [Local Structure of the MgxNixCoxCuxZnxO(x=0.2) Entropy-Stabilized Oxide: An EXAFS Study]. Journal of the American Ceramic Society, 2017, vol. 100, no. 6, pp. 2732-2738.
  • DOI: 10.1111/jace.14756
  • Berardan D., Meena A.K., Franger S., Herrero C., Dragoe N. [Controlled Jahn-Teller Distortion in (MgCoNiCuZn)O-Based High Entropy Oxides]. Journal of Alloys and Compounds, 2017, pp. 693-700.
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.02.070
  • Sarkar A., Loho C., Velasco L., Thomas T., Bhattacharya S.S., Hahn H., Djenadic R.R. [Multicomponent Equiatomic Rare Earth Oxides with Narrow Band Gap and Associated Praseodymium Multivalency]. Dalton Trans, 2017, pp. 12167-12176.
  • DOI: 10.1039/C7DT02077E
  • Djenadic R., Sarkar A., Clemens O., Loho Ch., Botros M., Chakravadhanula V.S.K., Kübel Ch., Bhattacharya S.S., Gandhi A.S., Hahn H. Multicomponent Equiatomic Rare Earth Oxides. Materials Research Letters, 2017, vol. 5, pp. 102-109.
  • DOI: 10.1080/21663831.2016.1220433
  • Lin M.-I., Tsai M.-H., Shen W.-J., Yeh J.-W. Evolution of Structure and Properties of Multi-Component (AlCrTaTiZr)Ox Films. Thin Solid Films, 2010, pp. 2732-2737.
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2009.10.142
  • Tsau Ch.-H., Hwang Zh.-Y., Chen S.-K. The Microstructures and Electrical Resistivity of (Al,Cr,Ti)FeCoNiOx High-Entropy Alloy Oxide Thin Films. Advances in Materials Science and Engineering, 2015, 6 p.
  • DOI: 10.1155/2015/353140
  • Dąbrowa J., Stygar M., Mikuła 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. Materials Letters, 2018, pp. 32-36.
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2017.12.148
  • 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. ScriptaMaterialia, 2018, pp. 116-120.
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.08.040
  • Sarkar A., Djenadic R., Wang D., Hein Ch., Kautenburger R., Clemens O., Hahn H. Rare Earth and Transition Metal Based Entropy Stabilized Perovskite Type Oxides. Journal of the European Ceramic Society, 2018, vol. 38, no. 5, pp. 2318-2327.
  • DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.12.058
  • Zaitseva О.V., Vinnik D.A., Trofimov E.A. [The Poly-Substituted M-Type Hexaferrite Crystals Growth]. Materials Science Forum, 2019, vol. 946, pp. 186-191.
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.946.186
  • Vinnik D., Zhivulin V., Trofimov E., Starikov E, Zherebtsov D., Zaitseva O., Gudkova S., Klygach D., Vakhitov M., Taskaev S., Sander E., Sherstyuk D., Trukhanov A. Extremely Polysubstituted Magnetic Material Based on Magnetoplumbite with a Hexagonal Structure: Synthesis, Structure, Properties, Prospects. Nanomaterials, 2019, vol. 9, no. 4, 559.
  • DOI: 10.3390/nano9040559
  • Vinnik D.A., Trofimov E.A., Zhivulin V.E., Zaitseva O.V., Gudkova S.A., Yu Starikov A., Zherebtsov D.A., Kirsanova A.A., Häßner M., Niewa R. High-Entropy Oxide Phases with Magnetoplumbite Structure. Ceramics International, 2019, vol. 45, issue 10, pp. 12942-12948.
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.03.221
  • Pullar R.C. [Hexagonal Ferrites: A Review of the Synthesis, Properties and Applications of Hexaferrite Ceramics]. Progress in Materials Science, 2012, pp. 1191-1334.
  • DOI: 10.1016/j.pmatsci.2012.04.001
  • Vinnik D.A., Ustinova I.A., Ustinov A.B., Gudkova S.A., Zherebtsov D.A., Trofimov E.A., Zabeivorota N.S., Mikhailov G.G., Niewa R. [Millimeter-Wave Characterization of Aluminum Substituted Barium Lead Hexaferrite Single Crystals Grown from PbO-B2O3 Flux]. Ceramics International, 2017, vol. 17, pp. 15800-15804.
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.08.145
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp