Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn

Досліджено взаємодію суміші оксидів дво- й тривалентних металів з цезієфосфатними розплавами (Cs2O–P2O5), виявлено умови кристалізації нових потрійних ортофосфатів Cs2Me^II2Me^III(PO4)3 (Me^III — Al, Ga, Fe; Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) та подвійних ортофосфатів CsMe^IIPO4 (Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Струтинська, Н.Ю., Затовський, І.В., Слободяник, М.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2011
Назва видання:	Доповіді НАН України
Теми:	Хімія
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/37575
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:	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn / Н.Ю. Струтинська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Доп. НАН України. — 2011. — № 5. — С. 150-154. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-37575
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-375752012-10-18T12:11:47Z Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn Струтинська, Н.Ю. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. Хімія Досліджено взаємодію суміші оксидів дво- й тривалентних металів з цезієфосфатними розплавами (Cs2O–P2O5), виявлено умови кристалізації нових потрійних ортофосфатів Cs2Me^II2Me^III(PO4)3 (Me^III — Al, Ga, Fe; Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) та подвійних ортофосфатів CsMe^IIPO4 (Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn). Отримані фосфати охарактеризовано за допомогою методів порошкової рентгенографії та ІЧ спектроскопії. The interaction of a mixture of bi- and trivalent metals' oxides with caesium phosphate melts has been investigated. The peculiarities of the formation of new triple orthophosphates Cs2Me^II2Me^III(PO4)3 (Me^III — Al, Ga, Fe; Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) and double orthophosphates CsMe^IIPO4 (Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) are found. The obtained compounds are characterized by powder X-ray diffraction and FTIR-spectroscopy. 2011 Article Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn / Н.Ю. Струтинська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Доп. НАН України. — 2011. — № 5. — С. 150-154. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/37575 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. Затовський, І.В. Слободяник, М.С. Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn Доповіді НАН України
description	Досліджено взаємодію суміші оксидів дво- й тривалентних металів з цезієфосфатними розплавами (Cs2O–P2O5), виявлено умови кристалізації нових потрійних ортофосфатів Cs2Me^II2Me^III(PO4)3 (Me^III — Al, Ga, Fe; Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) та подвійних ортофосфатів CsMe^IIPO4 (Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn). Отримані фосфати охарактеризовано за допомогою методів порошкової рентгенографії та ІЧ спектроскопії.
format	Article
author	Струтинська, Н.Ю. Затовський, І.В. Слободяник, М.С.
author_facet	Струтинська, Н.Ю. Затовський, І.В. Слободяник, М.С.
author_sort	Струтинська, Н.Ю.
title	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn
title_short	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn
title_full	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn
title_fullStr	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn
title_full_unstemmed	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn
title_sort	кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи cs2o–p2o5–me2^iiio3–me^iio, me^iii — fe, al, ga, me^ii — mg, co, ni, cu, zn
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Хімія
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/37575
citation_txt	Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn / Н.Ю. Струтинська, І.В. Затовський, М.С. Слободяник // Доп. НАН України. — 2011. — № 5. — С. 150-154. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT strutinsʹkanû kristalízacíâskladnihfosfatívurozčinahrozplavahsistemics2op2o5me2iiio3meiiomeiiifealgameiimgconicuzn AT zatovsʹkijív kristalízacíâskladnihfosfatívurozčinahrozplavahsistemics2op2o5me2iiio3meiiomeiiifealgameiimgconicuzn AT slobodânikms kristalízacíâskladnihfosfatívurozčinahrozplavahsistemics2op2o5me2iiio3meiiomeiiifealgameiimgconicuzn
first_indexed	2025-07-03T19:23:39Z
last_indexed	2025-07-03T19:23:39Z
_version_	1836654915112402944
fulltext	УДК 546.185 © 2011 Н.Ю. Струтинська, I. В. Затовський, член-кореспондент НАН України М. С. Слободяник Кристалiзацiя складних фосфатiв у розчинах-розплавах системи Cs2O−P2O5−Me III 2 O3−Me IIO, Me III— Fe, Al, Ga, Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn Дослiджено взаємодiю сумiшi оксидiв дво- й тривалентних металiв з цезiєфосфатними розплавами (Cs2O−P2O5), виявлено умови кристалiзацiї нових потрiйних ортофосфатiв Cs2Me II 2 Me III(PO4)3 (Me III — Al, Ga, Fe; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) та подвiйних ор- тофосфатiв CsMe IIPO4 (Me II — Mg, Co, Ni, Zn). Отриманi фосфати охарактеризовано за допомогою методiв порошкової рентгенографiї та IЧ спектроскопiї. Значний iнтерес до складних фосфатiв лужних та полiвалентних металiв обумовлений ря- дом їх корисних фiзико-хiмiчних характеристик, якi є досить цiнними при створеннi нових функцiональних матерiалiв для рiзних галузей науки i технiки. В цьому аспектi приваб- ливими є складнi фосфати на основi цезiю та полiвалентних металiв, якi володiють цiка- вими фероелектричними та нелiнiйно-оптичними властивостями, їх можна застосовувати як основу для лазерних i люмiнесцентних матерiалiв та розглядати як стiйкi кристалiчнi матрицi для iзотопiв цезiю [1–8]. Слiд вiдзначити, що цезiєвмiснi фосфати вирiзняються своєрiдною будовою i властивостями, що в бiльшостi випадкiв визначається природою це- зiю (великий iонний радiус та значна координацiйна ємнiсть). Це стимулює проведення дослiджень у пошуку нових цезiєвмiсних фосфатiв, виявлення особливостей їх будови та фiзико-хiмiчних характеристик. У даному повiдомленнi наведено результати дослiдження взаємодiї сумiшi оксидiв дво- й тривалентних металiв з цезiєфосфатними розплавами, встановлено умови криста- лiзацiї складних фосфатiв у псевдочетвертинних системах Cs2O−P2O5−Me III 2 O3−Me IIO, де Me III — Fe, Al, Ga; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn, при дискретних мольних спiввiдношеннях Cs/P = 0,7, 1,0 й 1,3 та фiксованих значеннях Me II/P = 0,2; Me II/Me III = 1. Як вихiдний реагент був використаний метафосфат цезiю, отриманий нагрiванням ди- гiдрофосфату цезiю CsH2PO4 при 700 ◦С протягом 3 год. Останнiй отримано в результатi взаємодiї еквiмольних кiлькостей водних розчинiв CsOH · H2O та H3PO4. У ходi дослiд- ження використано такi оксиди металiв: MgO (“ч.”), ZnO (“ч. д. а.”), NiO (“ч. д. а.”), CuO (“ч.”), Al2O3(“х. ч.”), Ga2O3 (“х. ч.”) та Fe2O3(“о. с. ч.”). Кобальт вносили в розплав у формi основного карбонату CoCO3 · nCo(OH)2 (“ч. д. а.”) 68,26% CoO. Вихiднi шихти готували змiшуванням CsPO3 i H3PO4 (для розплавiв з Cs/P = 0,7) або CsPO3 (Cs/P = 1,0), або скла зi спiввiдношенням Cs/P = 1,3 з оксидами дво- й три- валентних металiв. Компоненти ретельно перетирали в агатовiй ступцi та повiльно нагрi- вали до 1000 ◦C (у випадку розплавiв з Cs/P = 0,7) або вносили в пiч, яку нагрiвали до 1000 ◦C. Отриманi гомогеннi розплави кристалiзували у спонтанному режимi зi швид- кiстю 20–40 ◦C/год до температур 750–550 ◦C. Початок утворення продуктiв взаємодiї фiк- 150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №5 сували шляхом вiдбору проб, якi пiсля вiдмивання водою аналiзували методами оптичної та IЧ спектроскопiї. На завершальному етапi кристалiзацiї, розплав декантували з поверхнi кристалiчних фаз, останнi вiдмивали невеликою кiлькiстю дистильованої води. Синтезованi зразки є монофазовими, що було встановлено методом рентгенофазово- го аналiзу, а ступiнь конденсацiї фосфатного анiона в їх складi — з використанням IЧ спектроскопiї. Склад та параметри елементарної комiрки для нових потрiйних ортофос- фатiв визначено за даними атомно-емiсiйного аналiзу та рентгенографiї порошку. Ди- фрактограми записано за допомогою порошкового дифрактометра Shimadzu XRD-6000 (графiтовий монохроматор; метод 2θ безперервного сканування зi швидкостями вiд 1 або 2 град/хв; 2θ = 5,0–90,0◦). Iнфрачервонi спектри записано на спектрометрi “Nicolet Nexus FTIR” у таблетках КВr у дiапазонi вiд 400 до 4000 см−1. Електроннi спектри дифузного вiдбиття знiмали на UV–VIS спектрометра “SPECORD-40M” у дiапазонi час- тот вiд 12000 до 40000 см−1. Елементний аналiз проведено за допомогою атомно-емiсiй- ної спектроскопiї на оптичному емiсiйному спектрометрi з iндукцiйнозв’язаною плазмою OES-ICP-ICAP 6500 DUO. Для дослiдження системи Cs2O−P2O5−Me III 2 O3−Me IIO, де Me III — Fe, Al, Ga; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn, у межах мольних спiввiдношень Cs/P = 0,7, 1,0 й 1,3 та Me II/P = = 0,2; Me II/Me III = 1 при 1000–500 ◦C були встановленi умови кристалiзацiї подвiйних або потрiйних орто- й дифосфатiв та областi склування (табл. 1). Загальною закономiрнiстю для Fe-вмiсних розчинiв-розплавiв з Cs/P = 0,7 є утворення CsFeP2O7. Формування CsFeP2O7 розпочинається вже при 900 ◦C, що зумовлено його низь- кою розчиннiстю в цих розплавах i значною температурою плавлення, та супроводжується змiною початкового спiввiдношення компонентiв у розплавi, що, в свою чергу, попереджує утворення iнших продуктiв. Для Ga-вмiсних розчинiв-розплавiв у розрiзi Cs/P = 0,7 ха- рактерним є склування. При кристалiзацiї розчинiв-розплавiв, що мiстили алюмiнiй та дво- валентний метал в ультрафосфатнiй областi (Cs/P = 0,7), зафiксовано утворення нових потрiйних ортофосфатiв Cs2Me II 2 Al(PO4)3. Таблиця 1 Me IIO Cs/P Me III 2 O3 Fe2O3 Al2O3 Ga2O3 MgO 0,7 CsFeP2O7 Cs2Mg2Al(PO4)3 ∗ Скло 1,0 Cs2Mg2Me III(PO4)3 ∗ 1,3 CsMgPO4 CoO 0,7 CsFeP2O7 Cs2Co2Al(PO4)3 ∗ Скло 1,0 Cs2Co2Me III(PO4)3 ∗ 1,3 CsCoPO4 NiO 0,7 CsFeP2O7 Cs2Mg2Me III(PO4)3 ∗ Скло 1,0 Cs2Ni2Me III(PO4)3 ∗ 1,3 CsNiPO4 ZnO 0,7 CsFeP2O7 Cs2Zn2Al(PO4)3 ∗ Скло 1,0 Cs2Zn2Me III(PO4)3 ∗ 1,3 CsZnPO4 CuO 0,7 CsFeP2O7 Cs2Cu2Al(PO4)3 ∗ Скло 1,0 Cs2Cu2Me III(PO4)3 ∗ 1,3 Скло ∗Фосфати синтезовано вперше. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №5 151 Рис. 1. Iнфрачервонi спектри потрiйних (а: 1 — Cs2Mg2Fe(PO4)3; 2 — Cs2Co2Fe(PO4)3; 3 — Cs2Ni2Fe(PO4)3; 4 — Cs2Cu2Fe(PO4)3; 5 — Cs2Zn2Fe(PO4)3) та подвiйних (б : 1 — CsMgPO4 ; 2 — CsCoPO4; 3 — CsNiPO4) ортофосфатiв При переходi до метафосфатного розрiзу (Cs/P = 1,0) формування потрiйних ортофос- фатiв Cs2Me II 2 Me III(PO4)3 (Me III — Fe, Al, Ga; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) є характерним i для решти дослiджених систем. Зазначенi сполуки кристалiзуються в температурному iнтервалi вiд 900 до 850 ◦C у виглядi об’ємних кристалiв, забарвлення яких зумовлюється типом двовалентного металу. Мольне спiввiдношення елементiв у потрiйних ортофосфатах встановлено за даними атомно-емiсiйної спектроскопiї i становить Cs : Me II : Me III : P = = 2 : 2 : 1 : 3. У випадку розчинiв-розплавiв зi спiввiдношенням Cs/P = 1,3 спостерiгається формуван- ня подвiйних ортофосфатiв CsMe IIPO4 (Me II — Mg, Co, Ni, Zn) за виключенням Cu-вмiсних розплавiв, для яких за даних умов характерним є склування. Таким чином, для вказаних розплавiв встановлено вплив присутностi у розплавi тривалентних металiв на склад про- дуктiв взаємодiї. Формування CsMe IIPO4 у розплавах систем Cs2O−P2O5−Me IIO (Me II — Mg, Co, Ni, Zn) не вiдбувається [9]. В IЧ-спектрах синтезованих подвiйних та нових потрiйних ортофосфатiв присутнiй на- бiр коливальних смуг, якi пiдтверджують присутнiсть у їх складi ортофосфатного типу анiона (рис. 1). Двi широкi смуги в областi частот 1150–900 см−1 вiдповiдають симетрич- ним та асиметричним (νs та νas) коливанням тетраедра РО4, а смуги в дiапазонi вiд 520 до 690 см−1 належать вiдповiдним деформацiйним коливанням. Вiдсутнiсть iнтенсивних смуг поглинань у частотнiй областi 800–700 см−1 та вище 1200 см−1 однозначно свiдчить про вiдсутнiсть конденсованих типiв фосфатних анiонiв у складi синтезованих сполук. За даними порошкової рентгенографiї встановлено, що синтезованi сполуки Cs2Me II 2 Me III(PO4)3 (Me III — Fe, Al, Ga; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) є iзоструктур- ними та кристалiзуються у кубiчнiй сингонiї (пр. гр. Ia3d). Розрахованi параметри їх елементарних комiрок наведено у табл. 2. 152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №5 Таблиця 2 Сполука a, нм Сполука a, нм Сполука a, нм Cs2Mg2Al(PO4)3 1,3562(8) Cs2Mg2Ga(PO4)3 1,3673(2) Cs2Mg2Fe(PO4)3 1,3735(7) Cs2Co2Al(PO4)3 1,3729(7) Cs2Co2Ga(PO4)3 1,3743(5) Cs2Co2Fe(PO4)3 1,3756(2) Cs2Ni2Al(PO4)3 1,3546(3) Cs2Ni2Ga(PO4)3 1,3592(7) Cs2Ni2Fe(PO4)3 1,3612(4) Cs2Cu2Al(PO4)3 1,3583(1) Cs2Cu2Ga(PO4)3 1,3682(9) Cs2Cu2Fe(PO4)3 1,3746(2) Cs2Zn2Al(PO4)3 1,3734(9) Cs2Zn2Ga(PO4)3 1,3791(8) Cs2Zn2Fe(PO4)3 1,3781(2) Рис. 2. Електроннi спектри дифузного вiдбиття синтезованих фосфатiв: Cs2Co2Al(PO4)3 (а), Cs2Ni2Al(PO4)3 (б ) Про наявнiсть двовалентного металу в тетраедричному кисневому оточеннi у Cs2Co2Al(PO4)3 та Cs2Ni2Al(PO4)3 свiдчать асиметричнi смуги в їх електронних спектрах дифузного вiдбиття (рис. 2): в дiапазонi 14000–22500 см−1 (див. а на рис. 2) та 13500–24000 см−1 (див. б ), що вiдповiдають одноелектронним переходам 4A2g(F) → 4T1g(P) та 3T1g(F ) → 3T1g(P ) вiдповiдно. Таким чином, в результатi дослiдження взаємодiї сумiшi оксидiв дво- й тривалентних ме- талiв з цезiєфосфатними розплавами виявлено взаємовплив дво- й тривалентних металiв на склад продуктiв взаємодiї, встановлено умови кристалiзацiї подвiйних орто- й дифосфатiв та ряду нових потрiйних ортофосфатiв. Отриманi сполуки схарактеризовано з допомогою методiв IЧ спектроскопiї та порошкової рентгенографiї. 1. Naїli H., Mhiri T. Caesium gadolinium polyphosphate, CsGd(PO3)4 // Acta crystallogr. E. – 2005. – 61. – P. i204-i207. 2. Sun T., Shen G., Wang X. et al. CsLa(PO3)4 // Ibid. – 2004. – 60. – P. i28-i30. 3. Lesage J., Guesdon A., Raveau B. Two aluminotriphosphates with closely related intersecting tunnel structures involving tetrahedral “AlP” chains and layers: AAl3(P3O10)2, A = Rb, Cs // J. Solid State Chem. – 2005. – 178. – P. 1212–1220. 4. Каназава Т. Неорганические фосфатные материалы. – Киев: Наук. думка, 1998. – 297 с. 5. Elouadi B., Elammari L., Ravez J. A new ferroelectric phosphate family // Ferroelectrics. – 1984. – 56. – P. 1021–1024. 6. Blum D., Peuzin J. C., Henry J. Y. MM′PO4, a new family of ferroic compounds // Ibid. – 1984. – 61. – P. 265–279. 7. Sawada A., Azumi T., Ono T. et al. Slow Phase Transition and Macroscopic Size-Effect in CsZnPO4 Crystal // Ibid. – 2003. – 291. – P. 3–10. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №5 153 8. Асабина Е.А., Петьков В.И., Смирнова Н.Н., Маркин А.В. Синтез и термодинамические свойства фосфата CsZr2(PO4)3 // Журн. неорган. химии. – 2005. – 50, № 10. – С. 1607–1611. 9. Струтинська Н.Ю., Затовський I.В., Слободяник М.С. Взаємодiя оксидiв дво- и тривалентних металiв з розплавами Cs2O−P2O5 // Доп. НАН України. – 2008. – № 6. – С. 138–142. Надiйшло до редакцiї 21.10.2010Київський нацiональний унiверситет iм. Тараса Шевченка N.Yu. Strutynska, I. V. Zatovsky, Corresponding Member of the NAS of Ukraine M. S. Slobodyanik Crystallization of complex phosphates in the flux systems Cs2O−P2O5−Me III 2 O3−Me IIO, Me III — Fe, Al, Ga, Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn The interaction of a mixture of bi- and trivalent metals’ oxides with caesium phosphate melts has been investigated. The peculiarities of the formation of new triple orthophosphates Cs2Me II 2 Me III(PO4)3 (Me III — Al, Ga, Fe; Me II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn) and double orthophosphates CsMe IIPO4 (Me II — Mg, Co, Ni, Zn) are found. The obtained compounds are characterized by powder X-ray diffraction and FTIR-spectroscopy. 154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №5

Кристалізація складних фосфатів у розчинах-розплавах системи Cs2O–P2O5–Me2^IIIO3–Me^IIO, Me^III — Fe, Al, Ga, Me^II — Mg, Co, Ni, Cu, Zn

Репозитарії

Схожі ресурси