Гексагональные аналоги перовскита с анионными и катионными вакансиями Абакумов, Артем Михайлович

Введение к работе

Актуальность темы. Для совершенствования современных технологий требуется получение новых материалов с заданными свойствами. Оксидные соединения семейства перовскитов являются исключительно важными для современной техники - это сверхпроводники, термоэмиссионные материалы, сегпетоэлекгрики, керамика для микроволновых резонаторов и др. Перовскиты идеального состава АВ0₃ изучены достаточно полно, однако, создание новых материалов требует синтеза соединений с составами, отличными от идеальных. Образование катионных щги(и) анионных вакансий значительно расширяет границы поиска соединений с перовскитоподобной структурой, образование которых во многих случаях связано с упорядочением вакансий в анионной или катионной подрешетках.

Целью работы являлся синтез новых анион- и катиондефицитных гексагональных аналогов перовскита с использованием представлений о структурах срастания и структурное исследование полученных фаз. Это позволило установить закономерности образования гексагональных аналогов перовскита в зависимости от химического состава, включая характер упорядочения анионных и катионных вакансий.

Научная новизна работы. Синтезировано 19 индивидуалыгых соединений, из которых 9 получены впервые. Определены параметры элементарных ячеек всех полученных соединений. Впервые получены монокристаллы Ba5ln₂Al₂Zr0₁₃ и расшифрована его кристаллическая структура. По рентгеновским порошковым данным определены кристаллические структуры Ba₅Er₂Al₂Zr0₁₃, Ва_{4 5}Sr_{0 5}SC) ззА^гг, ₆₇0_{I3 33}, Ba₅SrTa₄Zr0_lg, Ва_{4 5}Lao ₅Та_{3 5}Ti_{0 5}0_I5, Ba₃La₂Ta₂Ti₂0₁₅, Ba_gTa₄Ti₃0₂4, Ba₁₀Ta₇₀₄Ti₁₂Oj₀ и BagTa^NiO^. Полученные данные подтверждены при помощи электронной дифракции и электронной микроскопии высокого разрешения. Определена взаимосвязь между катионным составом соединений и характером упорядочения анионных вакансий в слоях Ba0_1+xD₂._x. Обнаружен новый тип упорядочения катионов и катиошгах вакансий в В-подрешетке гексагональных аналогов перовскита.

Практическая ценность работы. Обнаруженные закономерности упорядочения анионных, и катионных вакансий в гексагональных перовскитоподобных оксидах позволяют прогнозировать синтез новых соединений и целенаправленное изменение их структурно обусловленных свойств. Результаты рентгенографического и рентгеноструктурного исследований индивидуалыпых соединений могут быть включены в курсы лекций по неорганической химии и кристаллохимии. Рентгенографические данные по 8 соединениям включены в базу данных JCPDS PDF-2 с высшим знаком достоверности и могут быть использованы для рентгенофазового анализа при исследовании фазовых диаграмм.

На защиту выносятся:

данные физико-химического исследования соединений Ва^А^йОв (R = Gd-Lu, Y, In), Ba₄.5MojSci33Al₂Zr_l ^13.33 (М=Ва, Sr), Ва₅МТа,2г0₁₈, Ba5M₂Ta4Zr₂0₂i (М=Ва, Sr) и твердых растворов Ba₅._xLa_xTa4.._xTi_xOi5 (0<х<2), 6381^,+0.8^3^024 (08^._8з(Ті_хОзо (0.6^x21.2) и ВазТаб+олх^.хОм (-0.2<г<0.2);

данные рентгеноструктурного анализа соединений Ва₅Іп₂АІ2&0₁з, Ba₅Er₂Al₂Zr0₁₃, Ва_{4 5}Sr_{0 5}Sc,.₃3Al₂Zr, ₆₇0_{13 33}, Ba₃SrTa₄Zr0₁₈, Ва₄ sLao.sTaj.sTio.sO^, Ba₃La₂Ta₂Ti₂0₁₅, Ва₈Та₄Ті₃0₂₄, Ba₁₀Ta₇щТц ₂О₃₀ и Ba₈Ta(;Ni0₂₄.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на Ш European Powder Diffraction Conference (Vienna, 1993), International Conference "Powder Diffraction and Crystal Chemistry" (St.-Petersburg, 1994), VI European Powder Diffraction Conference (Chester, 1995), опубликованы в пяти статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы (100 наименований). Работа содержит 118 страниц, 42 рисунка и 33 таблицы.