Фазообразование слоистых титанатниобатов KA2Ti2NbO10, A=Bi(III), Pr(III)

Аннотация

Слоистые перовскитоподобные соединения, относящиеся к фазам Диона –Якобсона, обладают уникальными структурными особенностями и имеют потенциальное применение в различных областях науки и техники, что делает данные материалы предметом активного изучения и исследований в последние годы. Синтез фаз Диона – Якобсона осуществляется разными способами, включая стандартный твердофазный синтез, гидротермальный синтез, золь-гель метод, синтез из расплава и другие. На сегодняшней день наиболее распространённым методом является твердофазный синтез ввиду простоты проведения взаимодействия компонентов и легкости контроля состава исходной шихты. Однако сообщается, что не каждое соединение со структурой Диона – Якобсона удается получить данным способом, что указывает на необходимость корректного подбора условий термообработки и прекурсоров. Таким образом, целью данного исследования было изучение возможности формирования слоистых перовскитоподобных фаз со структурой Диона – Якобсона состава KA2Ti2NbO10, A=Bi(III), Pr(III) в процессе твердофазного синтеза из исходной шихты различного состава при термообработке в муфельной печи. Подобраны условия высокотемпературного обжига на основании данных дифференциально-термического и термогравиметрического анализа. Показано, что при замене оксида висмута(III) в исходной шихте на более тугоплавкий смешанный оксид празеодима(III, IV) повышается температура получения однофазного образца. Выявлено, что уменьшение радиуса катиона в позиции А структуры фазы Диона – Якобсона приводит к понижению симметрии элементарной ячейки с тетрагональной в случае A=Bi(III) на ромбическую для A=Pr(III). Уточнены параметры элементарных ячеек синтезированных фаз, установлено уменьшение объёма ячейки при снижении ионного радиуса катиона в позиции А. Полученные фазы исследованы дифракционными и спектроскопическими методами.