Твердые растворы Bi0.65Ba0.35-zSrzFe0.65Ti0.35O3 с 0 ≤ z ≤ 0.35: cостав, структура, свойства
Автор: Силибин М.В., Живулько В.Д., Радюш Ю.В., Латушко С.И., Желудкевич Д.В., Шут В.Н., Кузнецов А.А., Соколова А.С., Карпинский Д.В.
Журнал: Вестник Витебского государственного технологического университета @vestnik-vstu
Рубрика: Химическая технология
Статья в выпуске: 1 (47), 2024 года.
Бесплатный доступ
Методами дифракционного рентгеновского анализа, комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии изучена кристаллическая структура твердых растворов Bi0.65Ba0.35-zSrzFe0.65Ti0.35O3 в диапазоне концентраций 0 ≤ z ≤ 0.35. Морфология и химический состав твердых растворов исследованы методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Показано, что все исследуемые составы имеют высокую химическую однородность, увеличение концентрации ионов стронция приводит к уменьшению среднего размера кристаллитов, при этом морфология кристаллитов практически не изменяется. Определена последовательность изменения кристаллической структуры в области морфотропной фазовой границы «ромбоэдр - куб». Исходный состав Bi0.65Ba0.35Fe0.65Ti0.35O3 характеризуется двухфазной структурой, при которой сосуществуют полярная ромбоэдрическая и кубическая фазы. При этом кубическая фаза, является доминирующей, увеличение концентрации ионов Sr приводит к структурному переходу в однофазное кубическое состояние. Установлено формирование в исследуемых материалах неоднородного структурного состояния, при котором в основной матрице с параэлектрической кубической структурой присутствуют полярноактивные кластеры с ромбоэдрическим типом искажений элементарной ячейки, имеющими нанометромый размер. Наличие наноразмерных полярных кластеров подтверждается результатами исследования диэлектрических свойств. Полученные данные позволили установить закономерности изменения структурных параметров при фазовом переходе из ромбоэдрической в кубическую структуру, определить область двухфазного структурного состояния, а также особенности изменения диэлектрических свойств в области морфотропной фазовой границы «ром - боэдр - куб».
Феррит висмута, мультиферроики, рентгеновская дифракция, электронная микроскопия, структурные фазовые переходы, морфотропная фазовая граница
Короткий адрес: https://sciup.org/142241256
IDR: 142241256 | DOI: 10.24412/2079-7958-2024-1-71-81
Список литературы Твердые растворы Bi0.65Ba0.35-zSrzFe0.65Ti0.35O3 с 0 ≤ z ≤ 0.35: cостав, структура, свойства
- Jiao, H., Wang, C., Tu J., Tian, D., Jiao, S.A. (2017). "Rechargeable Al-ion battery: Al/molten AlCl3-urea/graphite", Chem Commun, Vol. 53, No. 15, pp. 2331-2334.
- Song, Y., Jiao, S., Tu, J., Wang, J., Liu, Y., Jiao, H., Mao, X., Guo, Z., Fray, D.J. ( 2017). "A long-life rechargeable Al ion battery based on molten salts",/ Mater Chem A, Vol. 5, No. 3, pp. 1282-1291.
- Wang, S., Jiao, S., Wang, J., Chen, H.-S., Tian, D., Lei, H., Fang, D.-N. ( 2017). "High-Performance Aluminum-Ion Battery with CuS@C Microsphere Composite Cathode", ACS Nano, Vol. 11, No. 1, pp. 469-477.
- Yu, Z., Jiao, S., Li, S., Chen, X., Song, W.-L., Teng, T., Tu, J., Chen, H.-S., Zhang, G., Fang, D.-N. (2019). "Flexible Stable Solid-State Al-Ion Batteries", Adv Funct Mater, Vol. 29, No. 1, p. 1806799.
- Zhang, X., Jiao, S., Tu, J., Song, W.-L., Xiao, X., Li, S., Wang, M., Lei, H., Tian, D., Chen, H., Fang, D. (2019). "Rechargeable ultrahigh-capacity tellurium-aluminum batteries", Energy Environ Sci, Vol. 12, No. 6, pp. 1918-1927.
- Catalan, G., Scott, J.F. (2009). "Physics and Applications of Bismuth Ferrite", Adv Mater, Vol. 21, No. 24, pp. 2463-2485.
- Fischer, P., Polomska, M., Sosnowska, I., Szymanski, M. (1980). "Temperature dependence of the crystal and magnetic structures of BiFeO3",J Phys C: Solid State Phys, Vol. 13, No. 10, pp. 1931-1940.
- Phong, P.T., Salazar-Kuri, U., Van, H.T., Khien, N.V., Dang, N.V., Tho, P.T. (2020). "Influence of isothermal structural transition on the magnetic properties of Cr doped Bi0 86Nd0114FeO3 multiferroics",J Alloys Compd, No. 823, p. 153887.
- Tho, P.T., Clements, E.M., Kim, D.H., Tran, N., Osofsky, M.S., Phan, M.H., Phan, T.L., Lee, B.W. (2018). "Crystal structure and magnetic properties of Ti-doped Bi0 84La016FeO3 at morphotropic phase boundary",/ Alloys Compd, No. 741, pp. 59-64.
- Karpinsky, D.V., Troyanchuk, I.O., Tovar, M., Sikolenko, V., Efimov, V., Efimova, E., Shur, YaV., Kholkin, A.L. (2014). "Temperature and Composition-Induced Structural Transitions in Bi1-xLa(Pr)xFeO3 Ceramics",/ Am Ceram Soc, Vol. 97, No. 8, pp. 2631-2638.
- Karpinsky, D.V., Troyanchuk, I.O., Sikolenko, V., Efimov, V., Efimova, E., Willinger, M., Salak, A.N., Kholkin, A.L. (2014). "Phase coexistence in Bi, Pr FeO, ceramics", J Mater Sci, Vol. 49, No. 20, pp. 6937-6943.
- Khomchenko, V.A., Troyanchuk, I.O., Karpinsky, D.V., Das, S., Amaral, V.S., Tovar, M., Sikolenko, V., Paixao, J.A. (2012). "Structural transitions and unusual magnetic behavior in Mn-doped Bi1-xLaxFeO3 perovskites",J Appl Phys, Vol. 112, No. 8, p. 084102.
- Ogihara, H., Randall, C.A., Trolier-McKinstry, S. (2009). "Weakly Coupled Relaxor Behavior of BaTiO3-BiScO3 Ceramics",/ Am Ceram Soc, Vol. 92, No. 1, pp. 110-118.
- Ca, N.X., Lee, M.Y., Hong, N.T.M., Ba, D.N., Tho, P.T., Dang, N.V., Tran, N., Lee, B.W., Ha, L.T., Hue, L.T., Xuan, C.T.A. (2021). "Peculiar magnetism of Bi1-xDyxFeO3 ceramics at the morphotropic phase boundary",/ Alloys Compd, No. 869, p. 159331.
- Karpinsky, D.V., Troyanchuk, I.O., Trukhanov, A.V., Willinger, M., Khomchenko, V.A., Kholkin, A.L., Sikolenko, V., Maniecki, T., Maniukiewicz, W., Dubkov, S.V., Silibin, M.V. (2019). "Structure and piezoelectric properties of Sm-doped BiFeO3 ceramics near the morphotropic phase boundary", Mater Res Bull, No. 112, pp. 420-425.
- Habib, M., Lee, M.H., Kim, D.J., Akram, F., Choi, H.I., Kim, M.-H., Kim, W.-J., Song, T.K. (2021). "Phase diagram for Bi-site La-doped BiFeO3-BaTiO3 lead-free piezoelectric ceramics",/ Materiomics, Vol. 7, No. 1, pp. 40-50.
