Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)

Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)

Досліджено особливості впливу ізовалентного заміщення в аніонній підґратці матриці лангбейнітового типу KSrВі₂(PO₄)₃ на формування фосфато-ванадатів KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0). Встановлено, що у випадку незначного ступеня заміщення фосфату ванадатом (х = 0,1, 0,25 та 0,5), формуються монофаз...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2020
Автори: Струтинська, Н.Ю., Слободяник, М.С., Романовська, К.С.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
Назва видання:Доповіді НАН України
Теми:
Хімія
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173054
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0) / Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 7. — С. 79-85. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-173054
record_format dspace
spelling irk-123456789-1730542020-11-20T01:25:55Z Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0) Струтинська, Н.Ю. Слободяник, М.С. Романовська, К.С. Хімія Досліджено особливості впливу ізовалентного заміщення в аніонній підґратці матриці лангбейнітового типу KSrВі₂(PO₄)₃ на формування фосфато-ванадатів KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0). Встановлено, що у випадку незначного ступеня заміщення фосфату ванадатом (х = 0,1, 0,25 та 0,5), формуються монофазні фосфато-ванадати, що належать до кубічної сингонії, просторової групи Р2₁3 (лангбейнітовий структурний тип), а якщо х = 0,75 та 3,0, утворюються суміші фаз. За даними термічного аналізу встановлено, що температури плавлення нових синтезованих фосфато-ванадатів KSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅ і KSrBi₂(PO₄)₂,₅(VO₄)₀,₅ вищі за 1000 °С. Показано, що збільшення кількості ванадату в структурі лангбейніту на 5 % призводить до звуження ширини забороненої зони: Еg = 3,0 еВ для KSrBi₂(PO₄)₂,₉(VO₄)₀,₁ і Еg = 2,8 еВ для KSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅. Синтезовані зразки досліджено методами порошкової рентгенографії, термічного аналізу, ІЧ та електронної спектроскопії. The peculiarities of an influence of the isovalent substitution in the anionic sublattice of the langbeinite-related matrix KSrВі₂(PO₄)₃ on the formation of phosphate-vanadates KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ have been investigated for values x = 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 3.0 using the solid state reaction method. It was found that the single phase langbeinite-related (cubic system, space group Р213) phosphate-vanadates have been obtained at the no significant substitution of phosphate by a vanadate group with the values х = 0.1, 0.25 and 0.5. Calculated lattice parameters for prepared KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0.1, 0.25 and 0.5) are in the range 9.93-10.1 Å. In the case of phases with values х = 0.75 and 3.0, the mixtures of phases have been prepared. The presence of VO₄- and PO₄-tetrahedra in the composition of new phases KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0.1, 0.25, and 0.5) was confirmed by the vibration modes in the their FTIR-spectra in the ranges 980-800 and 900-1150 сm⁻¹, respectively. Based on results of thermal analysis, the prepared new langbeinite-related phosphate-vanadate KKSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅ and KSrBi₂ (PO₄)₂,₉(VO₄)₀,₁ melt at a temperature above 1000 °С and contain 0.7-1.3 wt % of sorbed water. It was shown that an increasing amount of vanadate in the langbeinite-type structure led to a decrease in the band gap from 3.0 eV for KSrBi₂ (PO₄)₂,₉(VO₄)₀,₁ to 2.8 еV for KSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅. Obtained samples have been characterized using the powder X-Ray diffraction method, thermogravimetry, differential thermal analysis, and FTIR- and electronic spectroscopies. 2020 Article Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0) / Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 7. — С. 79-85. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.07.079 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173054 546.185 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Хімія
Хімія
spellingShingle Хімія
Хімія
Струтинська, Н.Ю.
Слободяник, М.С.
Романовська, К.С.
Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
Доповіді НАН України
description Досліджено особливості впливу ізовалентного заміщення в аніонній підґратці матриці лангбейнітового типу KSrВі₂(PO₄)₃ на формування фосфато-ванадатів KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0). Встановлено, що у випадку незначного ступеня заміщення фосфату ванадатом (х = 0,1, 0,25 та 0,5), формуються монофазні фосфато-ванадати, що належать до кубічної сингонії, просторової групи Р2₁3 (лангбейнітовий структурний тип), а якщо х = 0,75 та 3,0, утворюються суміші фаз. За даними термічного аналізу встановлено, що температури плавлення нових синтезованих фосфато-ванадатів KSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅ і KSrBi₂(PO₄)₂,₅(VO₄)₀,₅ вищі за 1000 °С. Показано, що збільшення кількості ванадату в структурі лангбейніту на 5 % призводить до звуження ширини забороненої зони: Еg = 3,0 еВ для KSrBi₂(PO₄)₂,₉(VO₄)₀,₁ і Еg = 2,8 еВ для KSrBi₂(PO₄)₂,₇₅(VO₄)₀,₂₅. Синтезовані зразки досліджено методами порошкової рентгенографії, термічного аналізу, ІЧ та електронної спектроскопії.
format Article
author Струтинська, Н.Ю.
Слободяник, М.С.
Романовська, К.С.
author_facet Струтинська, Н.Ю.
Слободяник, М.С.
Романовська, К.С.
author_sort Струтинська, Н.Ю.
title Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
title_short Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
title_full Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
title_fullStr Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
title_full_unstemmed Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0)
title_sort ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу ksrві₂(po₄)₃₋ₓ(vo₄)ₓ (х = 0÷3.0)
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2020
topic_facet Хімія
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/173054
citation_txt Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі₂(PO₄)₃₋ₓ(VO₄)ₓ (х = 0÷3.0) / Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 7. — С. 79-85. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series Доповіді НАН України
work_keys_str_mv AT strutinsʹkanû ízovalentnezamíŝennâvaníonníjpídgratcífazzagalʹnogoskladuksrví2po43xvo4xh030
AT slobodânikms ízovalentnezamíŝennâvaníonníjpídgratcífazzagalʹnogoskladuksrví2po43xvo4xh030
AT romanovsʹkaks ízovalentnezamíŝennâvaníonníjpídgratcífazzagalʹnogoskladuksrví2po43xvo4xh030
first_indexed 2025-07-15T09:35:26Z
last_indexed 2025-07-15T09:35:26Z
_version_ 1837705070898053120
fulltext 79ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 7: 79—85 Ц и т у в а н н я: Струтинська Н.Ю., Слободяник М.С., Романовська К.С. Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х 03,0). Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 7. С. 79—85. https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.07.079 Складнооксидні сполуки лангбейнітового структурного типу AxB2(XO4)3, де x  12 (ку- бічна сингонія, просторова група Р213) привертають значний інтерес завдяки своїм особ- ливим магнітним властивостям [1—4], а також високій хімічній та радіаційній стійкості. Останній фактор важливий у зв’язку з пошуком стійких кристалічних матриць для роз- робки підходів щодо зв’язування радіоактивних ізотопів [5—7]. Дане сімейство представлено значним розмаїттям сполук, що містять різні типи XO4 аніонів. У випадку сполук з двозарядними аніонами: SO4 2–, SeO4 2–, CrO4 2– та MoO4 2–, криста- лічний каркас формують оксигенові поліедри двовалентних металів: B — Mn, Mg, Ni, Co [8]. В основі структури фосфатів, що на сьогодні найбільш досліджені, знаходяться оксигенові поліедри чотиривалентних металів (B — TiIV, ZrIV, HfIV) або їх комбінації з дво- чи трива- лентними металами (B  MIV + MIII чи MIV+MII) [9—12]. Заряд аніонної підґратки фосфат- https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.07.079 УДК 546.185 Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська Київський національний університет ім. Тараса Шевченка E-mail: Strutynska_N@bigmir.net Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х = 03,0) Представлено членом-кореспондентом НАН України М.С. Слободяником Досліджено особливості впливу ізовалентного заміщення в аніонній підґратці матриці лангбейнітового ти пу KSrВі2(PO4)3 на формування фосфато-ванадатів KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  03,0). Встановле- но, що у випадку незначного ступеня заміщення фосфату ванадатом (х  0,1, 0,25 та 0,5), формуються монофазні фосфато-ванадати, що належать до кубічної сингонії, просторової групи Р213 (лангбейнітовий структурний тип), а якщо х  0,75 та 3,0, утворюються суміші фаз. За даними термічного аналізу вста- новлено, що температури плавлення нових синтезованих фосфато-ванадатів KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 і KSrBi2(PO4)2,5(VO4)0,5 вищі за 1000 С. Показано, що збільшення кількості ванадату в структурі лангбей- ніту на 5 % призводить до звуження ширини забороненої зони: Еg  3,0 еВ для KSrBi2(PO4)2,9(VO4)0,1 і Еg  2,8 еВ для KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25. Синтезовані зразки досліджено методами порошкової рентгено- гра фії, термічного аналізу, ІЧ та електронної спектроскопії. Ключові слова: лангбейніт, складнооксидний фосфат, порошкова рентгенографія, термічний аналіз. 80 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 7 Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська них сполук нейтралізують катіони лужних металів значних розмірів — калію, рубідію чи цезію, що розташовані в порожнинах каркаса [9—12]. Відомі також змішаноанніонні пред- ставники лангбейнітового типу K2MIII 2(MVIO4)(PO4)2 (MIII  Fe, Sc; MVI  Mo, W) [4], для яких заміщення 1/3 РО4 3– на МоО4 2–-групи призводить до значної деформації аніонного тетраедра, однак із збереженням загального принципу побудови каркаса. У роботі наведено результати дослідження особливостей формування фосфату KSrВі2(PO4)3 і фосфато-ванадатів загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (x  0,1, 0,25, 0,5, 0,75 та 3,0) в умовах твердофазної взаємодії в температурному інтервалі 500—950 С. Синтезовані зразки досліджено методами порошкової рентгенографії, ІЧ спектроскопії, електронної спектро- скопії дифузного відбиття, термогравіметрії та диференціально-терміч ного аналізу. Експериментальна частина. Формування фосфату KSrBi2(PO4)3 і фосфато-ванадатів загального складу KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x (x  0,1; 0,25; 0,5; 0,75 та 3,00) досліджували в умовах твердофазної взаємодії з використанням вихідних реагентів: K2CO3, SrCO3, Bi2O3, V2O5 та (NH4)2HPO4 (кваліфікації “ ч.д.а. ”). Взаємодія в системах відбувалася відповідно до схеми 0,5K2CO3 + SrCO3 + Bi2O3 + x/2V2O5 + (3–x)(NH4)2HPO4   KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x + 2(3–x)NH3 +(4,5–1,5x)Н2O + 1,5CO2. Методика експерименту полягала в ступінчастому нагріванні ретельно перетертих сте- хіометричних сумішей вихідних компонентів від температури 500 до 950 С. Після кожної стадії термообробки проміжні продукти взаємодії перешихтовували та аналізували фізико- хімічними методами. Фазовий склад синтезованих зразків досліджували методом рентгенографії порошку. Дифрактограми записано за допомогою дифрактометра Shimadzu XRD-6000 з графітовим монохроматором перед лічильником (метод 2 безперервного сканування зі швидкістю 1/хв) у діапазоні 2  5,070,0. Присутність різних типів аніонів у складі кристалічних фаз встановлено за даними ІЧ- спектроскопії. Спектри записано за допомогою спектрометра Perkin Elmer “FTIR Spectrum BX-II” для зразків у таблетках з КВr у діапазоні 400—4000 см–1. Стійкість синтезованих нових фосфато-ванадатів під час їх нагрівання до 1000 С до- сліджено методом термогравіметрії і диференціально-термічного аналізу з використанням синхронного ТГ/ДТА аналізатора Shimadzu DTG-60H. Як стандартний зразок викорис- тано Al2O3. Електронні спектри дифузного відбиття для нових синтезованих фосфато-ванадатів записано на UV-VIS спектрометрі “SPECORD-40M” у діапазоні частот 12000—40000 см–1. Результати дослідження та їх обговорення. Особливості формування складного фос- фату KSrBi2(PO4)3 досліджували в умовах твердофазної взаємодії. Встановлено, що поча- ток утворення ці льової фази відбувається вже при 750 С у суміші з проміжними продукта- ми взаємодії — ортофосфати бісмуту та стронцію. Монофазний зразок одержаний після ізо- термічного нагрівання шихти при температурі 950 С впродовж 36 год. Рентгенограму було індексовано в кубічній сингонії, пр. гр. Р213, а параметр комірки становив: a 9,913(9) Å. Синтезований фосфат є ізоструктурним до відомого ферумвмісного аналога KSrFe2(PO4)3, що також належить до кубічної сингонії, пр. гр. Р213 (лангбейнітовий структурний тип), з 81ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 7 Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  03,0) параметром комірки a  9,784(5) Å [13]. Кристалічний каркас KSrFe2(PO4)3 побу- дований з FeО6-поліедрів і РО4-тетраедрів, а катіони калію та стронцію заселяють порожнинні по зиції, нейтралізуючи заряд аніонної підґратки [13]. У випадку синте- зованого KSrBi2(PO4)3 каркас формують ВіО6-поліедри та РО4-тетраедри. З метою з’ясування можливості фор- мування лангбейнітового типу структури на основі ВіО6 та змішаних (РО4/VO4)-тет- раедрів здійснено синтез твердих розчинів загального складу KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x (x  0,1, 0,25, 0,5, 0,75 та 3,0). За даними по- рошкової рентгенографії встановлено формування монофазних зразків лише у випадку фос- фато-ванадатів зі значеннями х  0,1, 0,25 та 0,5, а для систем зі значеннями х  0,75 та 3,0 за- фіксовано утворення сумішей фосфато-ванадатів бісмуту і стронцію-калію, а також форму- вання аморфної компоненти. Розрахований параметр комірок для фаз KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x, де x  0,1, 0,25, 0,5, знаходиться в межах таких значень: a  9,9310,1 Å. Загальною законо- мірністю для синтезованих фосфато-ванадатів є зростання параметра комірки у міру збіль- шення кількості ванадату в його складі. Це корелює із заміщенням фосфату більшою за розміром ванадатною групою. Заміщення 25 % фосфату на ванадат-аніон у випадку фази складу KSrBi2(PO4)2,25(VO4)0,75, очевидно, призводить до значної деформації тетраедрич- них аніонів, що визначає деструкцію структури. В ІЧ спектрі синтезованого KSrВі2(PO4)3 (рис. 1, крива 1) широка смуга в частотній області 900—1150 см–1 є суперпозицією асиметричних і симетричних (as та s) коливань РO4-тетраедрів, а відповідні деформаційні коливання знаходяться в частотному діапазоні 400—650 см–1. У випадку синтезованих фосфато-ванадатів KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x (х  0,1, 0,25 та 0,5) у спектрах додатково спостерігається широка смуга в частотній області 800— 980 см–1, що відповідає суперпозиції асиметричних і симетричних (as та s) коливань VO4-тетраедрів, та група мод в області 1120—900 см–1, характеристичних для фосфатних тетраедрів (див. рис. 1). Слід відзначити, що у спектрі фази KSrBi2(PO4)2,9(VO4)0,1 ко ли- вальні смуги VO4-тетраедрів проявляються у вигляді плеча, що обумовлено незначною кількістю ванадату в його складі (див. рис. 1, крива 2). Відмічено, що зі збільшенням кіль- кості ванадату в системі зростає інтенсивність цієї смуги, при цьому інтенсивність мод ко- ливань РО4-тетраедрів зменшується (див. рис. 1). Особливості термічної поведінки нових синтезованих фосфато-ванадатів за умов наг- рівання до 1000 С досліджено для зразків KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 і KSrBi2(PO4)2,5(VO4)0,5 Рис. 1. ІЧ спектри синтезованих зразків фосфа- ту KSrBi2(PO4)3 (крива 1) і фосфато-ванадатів: KSrBi2(PO4)3–х(VO4)x, x  0,1 (крива 2), x  0,25 (крива 3) та x  0,5 (крива 4) 82 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 7 Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська (рис. 2). Встановлено, що їх температури плавлення вищі за 1000 С, а втрата маси стано- вить 0,7–1,3 % мас., що зумовлено видаленням сорбованої води (див. рис. 2). Експеримен- тально визначено, що більше сорбованої води міститься у ванадатзбагаченому зразку KSrBi2(PO4)2,5(VO4)0,5 (див. рис. 2). З метою оцінки впливу аніонного модифікування лангбейнітового каркаса на оптичні властивості синтезованих фаз зі спектрів дифузного відбиття було розраховано значення ши- рини забороненої зони для синтезованих KSrBi2(PO4)2,9(VO4)0,1 і KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 (рис. 3). Методом екстраполяції лінійної частини смуги поглинання на вісь абсцис встанов- лено, що збільшення кількості ванадату в структурі лангбейніту на 5 % призводить до зву- ження ширини забороненої зони на 0,2 еВ: для KSrBi2(PO4)2,9(VO4)0,1 Еg  3,0 еВ, а для KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 Еg  2,8 еВ. В подальшому оптимізовані умови формування лангбейнітових фаз фосфато-ванадатів на основі бісмуту можуть бути також використані для легування зазначених матриць іона- ми рідкісноземельних елементів для дослідження їх люмінесцентних властивостей та оцін- ки перспектив створення люмінофорів на їх основі. Рис. 2. Термограми синтезованих нових фосфато-ванадатів KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 (а) і KSrBi2(PO4)2,5(VO4)0,5 (б) Рис. 3. Електронні спектри дифузного відбиття синтезованих фосфато-ванадатів KSrBi2(PO4)2,9 (VO4)0,1 (а) і KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 (б) 83ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 7 Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  03,0) Таким чином, дослідження формування складного фосфату KSrBi2(PO4)3 в умовах твердофазної взаємодії і визначення особливостей ізовалентного заміщення в аніонній під- ґратці фосфату ванадатною групою виявило можливості формування лангбейнітового типу каркасу за участю бісмуту і фосфатних тетраедрів, а також за умови заміщення лише 15 % останніх ванадатними групами. У разі подальшого заміщення в аніонній підґратці близь- ко 25 % PO4 на VO4 відбувається руйнування структури з формуванням сумішей фаз. Резуль тати розрахунку ширини забороненої зони для синтезованих нових фосфато-ва- на датів KSrBi2(PO4)2,9(VO4)0,1 і KSrBi2(PO4)2,75(VO4)0,25 вказують на можливість створен- ня на їх основі фотокаталізаторів в області УФ/видимого випромінювання. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Battle P.D., Gibb T.C., Nixon S., Harrison W.T.A. The magnetic properties of the synthetic langbeinite KBaCr2(PO4)3. J. Solid State Chem. 1988. 75. P. 21—29. https://doi.org/10.1016/0022-4596(88)90299-X 2. Ogorodnyk I.V., Zatovsky I.V., Slobodyanik N.S., Baumer V.N., Shishkin O.V. Synthesis, structure and magnetic properties of new phosphates K2Mn0.5Ti1.5(PO4)3 and K2Co0.5Ti1.5(PO4)3 with the langbeinite structure. J. Solid State Chem. 2006. 179. P. 3461—3466. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.07.015 3. Shpanchenko R.V., Lapshina O.A., Antipov E.V., Hadermann J., Kaul E.E., Geibel C. New lead vanadium phosphate with langbeinite-type structure: Pb1.5V2(PO4)3. Mater. Res. Bull. 2005. 40. P. 1569—1576. https:// doi.org/10.1016/j.materresbull.2005.04.037 4. Slobodyanik N.S., Terebilenko K.V., Ogorodnyk I.V., Zatovsky I.V., Seredyuk M., Baumer V.N., Guütlich P. K2MIII 2(MVIO4)(PO4)2 (MIII  Fe, Sc; MVI  Mo, W), novel members of the lagbeinite-related family: synthesis, structure, and magnetic properties. Inorg. Chem. 2012. 51. P. 1380—1385. https://doi.org/10.1021/ ic201575v 5. Kumar S., Gopal B. New rare earth langbeinite phosphosilicates KBaREEZrP2SiO12 (REE: La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) for lanthanide comprising nuclear waste storage. J. Alloy Compd. 2016. 657. P. 422—429. https://doi. org/10.1016/j.jallcom.2015.10.088 6. Kumar S.P., Gopal B. Synthesis and leachability study of a new cesium immobilized langbeinite phosphate: KCsFeZrP3O12. J. Alloy Compd. 2014. 615. P. 419—423. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.06.192 7. Orlova A.I., Koryttseva A.K., Loginova E.E. A family of phosphates of langbeinite structure. Crystal-che- mical aspect of radioactive waste immobilization. Radiochem. 2011. 53. P. 51—62. https://doi.org/10.1134/ S1066362211010073 8. Speer D., Salje E. Phase transitions in langbeinites I: Crystal chemistry and structures of K-double sulfates of the langbeinite type mM2 + +K2(SO4)3, M+ + Mg, Ni, Co, Zn, Ca. Phys. Chem. Miner. 1986. 13. P. 17—24. https://doi.org/10.1007/BF00307309 9. Ogorodnyk I.V., Zatovsky I.V., Baumer V.N., Slobodyanik N.S., Shishkin O.V. Synthesis and crystal structure of langbeinite related mixed-metal phosphates K1.822Nd0.822Zr1.178(PO4)3 and K2LuZr(PO4)3. Cryst. Res. Tech. 2007. 42. P. 1076—1081. https://doi.org/10.1002/crat.200710961 10. Ogorodnyk I.V., Zatovsky I.V., Baumer V.N., Slobodyanik N.S., Shishkin O.V., Vorona I.P. Mn3+ stabilization in complex phosphate–fluoride fluxes and its incorporation into langbeinite framework. J. Solid State Chem. 2007. 180. P. 2838—2844. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.07.022 11. Strutynska N.Yu., Bondarenko M.A., Ogorodnyk I.V., Zatovsky I.V., Slobodyanik N.S., Baumer V.N., Puzan А.N. Interaction in the molten system Rb2O—P2O5—TiO2—NiO. Crystal structure of the langbeinite-related Rb2Ni0.5Ti1.5(PO4)3. Cryst. Res. Tech. 2015. 43. P. 362—3116. https://doi.org/10.1002/crat.201500050 12. Ogorodnyk I.V., Baumer V.N., Zatovsky I.V., Slobodyanik N.S., Shishkin O.V., Domasevitch K.V. Equilibrium langbeinite-related phosphates Cs1+xLnxZr2–x(PO4)3 (Ln  Sm-Lu) in the melted systems Cs2O—P2O5— LnF3—ZrF4. Acta Crystallogr. 2007. В63. P. 819—827. https://doi.org/10.1107/S0108768107049385 13. Hidouri M., López M.L., Pico C., Wattiaux A., Ben Amara M. Synthesis and characterization of a new iron phosphate KSrFe2(PO4)3 with a langbeinite type structure. J. Mol. Struct. 2012. 1030. P. 145—148. https:// doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.04.002 Надійшло до редакції 19.02.2020 84 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 7 Н.Ю. Струтинська, М.С. Слободяник, К.С. Романовська REFERENCES 1. Battle, P. D., Gibb, T. C., Nixon, S. & Harrison W. T. A. (1988). The magnetic properties of the syn- thetic langbeinite KBaCr2(PO4)3. J. Solid State Chem., 75, pp. 21-29. https://doi.org/10.1016/0022- 4596(88)90299-X 2. Ogorodnyk, I. V., Zatovsky, I. V., Slobodyanik, N. S., Baumer, V. N. & Shishkin, O. V. (2006). Synthesis, structure and magnetic properties of new phosphates K2Mn0.5Ti1.5(PO4)3 and K2Co0.5Ti1.5(PO4)3 with the langbeinite structure. J. Solid State Chem., 179, pp. 3461-3466. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2006.07.015 3. Shpanchenko, R. V., Lapshina, O. A., Antipov, E. V., Hadermann, J., Kaul, E. E. & Geibel, C. (2005). New lead vanadium phosphate with langbeinite-type structure: Pb1.5V2(PO4)3. Mater. Res. Bull., 40, pp. 1569-1576. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2005.04.037 4. Slobodyanik, N. S., Terebilenko, K. V., Ogorodnyk, I. V., Zatovsky, I. V., Seredyuk, M., Baumer, V.N. & Guütlich, P. (2012). K2MIII 2(MVIO4)(PO4)2 (MIII  Fe, Sc; MVI  Mo, W), Novel members of the lagbeini te- related family: synthesis, structure, and magnetic properties. Inorg. Chem., 51, pp. 1380-1385. https://doi. org/10.1021/ic201575v 5. Kumar, S. & Gopal, B. (2016). New rare earth langbeinite phosphosilicates KBaREEZrP2SiO12 (REE: La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy) for lanthanide comprising nuclear waste storage. J. Alloy Compd., 657, pp. 422-429. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.10.088 6. Kumar, S. P. & Gopal, B. (2014). Synthesis and leachability study of a new cesium immobilized langbeini- te phosphate: KCsFeZrP3O12. J. Alloy Compd., 615, pp. 419-423. https://doi.org/10.1016/j.jallcom. 2014.06.192 7. Orlova, A. I., Koryttseva, A. K. & Loginova, E. E. (2011). A family of phosphates of langbeinite structure. Crystal-chemical aspect of radioactive waste immobilization. Radiochem., 53, pp. 51-62. https://doi.org/ 10.1134/S1066362211010073. 8. Speer, D. & Salje, E. (1986). Phase transitions in langbeinites I: Crystal chemistry and structures of K-double sulfates of the langbeinite type mM2 + +K2(SO4)3, M+ +Mg, Ni, Co, Zn, Ca. Phys. Chem. Miner., 13, pp. 17-24. https://doi.org/10.1007/BF00307309 9. Ogorodnyk, I. V., Zatovsky, I. V., Baumer, V. N., Slobodyanik, N. S. & Shishkin, O. V. (2007). Synthesis and crystal structure of langbeinite related mixed-metal phosphates K1.822Nd0.822Zr1.178(PO4)3 and K2LuZr(PO4)3. Cryst. Res. Tech., 42, pp. 1076-1081. https://doi.org/10.1002/crat.200710961 10. Ogorodnyk, I. V., Zatovsky, I. V., Baumer, V. N., Slobodyanik, N. S., Shishkin, O. V. & Vorona, I. P. (2007). Mn3+ stabilization in complex phosphate–fluoride fluxes and its incorporation into langbeinite framework. J. Solid State Chem.,180, pp. 2838-2844. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2007.07.022 11. Strutynska, N. Yu., Bondarenko, M. A., Ogorodnyk, I. V., Zatovsky, I. V., Slobodyanik, N. S., Baumer, V. N. & Puzan, А. N. (2015). Interaction in the molten system Rb2O—P2O5—TiO2—NiO. Crystal structure of the langbeinite-related Rb2Ni0.5Ti1.5(PO4)3. Cryst. Res. Tech., 43, pp. 362-3116. https://doi.org/10.1002/ crat.201500050 12. Ogorodnyk, I. V., Baumer, V. N., Zatovsky, I. V., Slobodyanik, N. S., Shishkin, O. V. & Domasevitch, K. V. (2007). Equilibrium langbeinite-related phosphates Cs1+xLnxZr2-x(PO4)3 (Ln  Sm-Lu) in the melted sys tems Cs2O—P2O5—LnF3—ZrF4. Acta Crystallogr., В63, pp. 819-827. https://doi.org/10.1107/ S0108768107049385 13. Hidouri, M., López, M. L., Pico, C., Wattiaux, A. & Ben Amara, M. (2012). Synthesis and characterization of a new iron phosphate KSrFe2(PO4)3 with a langbeinite type structure. J. Mol. Struct., 1030, pp. 145-148. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2012.04.002 Received 19.02.2020 85ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 7 Ізовалентне заміщення в аніонній підґратці фаз загального складу KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  03,0) N.Yu. Strutynska, M.S. Slobodyanik, K.S. Ramanovska Taras Shevchenko National University of Kyiv E-mail: Strutynska_N@bigmir.net ISOVALENT SUBSTITUTION IN THE ANIONIC SUBLATTICE OF PHASES WITH GENERAL COMPOSITION KSrBi2(PO4)3–x(VO4)x (x  03.0) The peculiarities of an influence of the isovalent substitution in the anionic sublattice of the langbeinite-related matrix KSrВі2(PO4)3 on the formation of phosphate-vanadates KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x have been investigated for values x  0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 3.0 using the solid state reaction method. It was found that the single phase langbeinite-related (cubic system, space group Р213) phosphate-vanadates have been obtained at the no signi- ficant substitution of phosphate by a vanadate group with the values х  0.1, 0.25 and 0.5. Calculated lattice parameters for prepared KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  0.1, 0.25 and 0.5) are in the range 9.93-10.1 Å. In the case of phases with values х  0.75 and 3.0, the mixtures of phases have been prepared. The presence of VO4- and PO4-tetrahedra in the composition of new phases KSrВі2(PO4)3–х(VO4)x (х  0.1, 0.25, and 0.5) was confir- med by the vibration modes in the their FTIR-spectra in the ranges 980-800 and 900-1150 сm–1, respecti- vely. Based on results of thermal analysis, the prepared new langbeinite-related phosphate-vanadate KSrBi2(PO4)2.75(VO4)0.25 and KSrBi2(PO4)2.5(VO4)0.5 melt at a temperature above 1000 С and contain 0.7-1.3 wt % of sorbed water. It was shown that an increasing amount of vanadate in the langbeinite-type structure led to a decrease in the band gap from 3.0 eV for KSrBi2(PO4)2.9(VO4)0.1 to 2.8 еV for KSrBi2(PO4)2.75(VO4)0.25. Obtained samples have been characterized using the powder X-Ray diffraction method, thermogravimetry, differential thermal analysis, and FTIR- and electronic spectroscopies. Keywords: langbeinite, complex phosphate, powder X-ray diffraction, thermal analysis.

Схожі ресурси