Механизм образования, термическая устойчивость и термодинамические свойства катионоупорядоченных перовскитоподобных слоистых оксидов ALnTiO4 и A2Ln2Ti3O10 (A = Na, K; Ln = Nd, Gd)

• Автор: Санкович, Анна Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Слоистые перовскитоподобные оксиды

1.1.1. Фазы Раддлесдена-Поппера

1.1.2. Фазы Диона-Якобсона

1.1.3. Фазы Ауривиллиуса

1.1.4. Катионоупорядоченные слоистые перовскитоподобные оксиды

1.2. Бинарные системы А20-ТЮ2, Ьп203-ТЮ2,1Ма20-Ьп2Оз

(А = Иа, К; Бп = N6, Об)

1.3. Соединения, известные в тройных системах А20-ТЮ2-Ьп203

(А = 1[а,К)
1.3.1. Сложные перовскитоподобные оксиды 1Ча1л1ТЮ4
1.3.2. Описание структуры исследуемых соединений 1ЧаЬпТЮ4
(Ъп = N(1, вё)
1.3.3. Сложные перовскитоподобные оксиды А2Ьп2Т130]о
1.3.4. Описание структуры исследуемого соединения Ыа2Кё2Т130ю
1.3.5. Особенности структуры исследуемого соединения К2Ш2Т13Ою
1.3.6. Сложные перовскитоподобные оксиды КЬпТЮ4
1.4. Механизм образования слоистых перовскитоподобных оксидов
1.5. Свойства катионоупорядоченных слоистых перовскитоподобных оксидов
Глава 2. Экспериментальные методы исследования
2.1. Синтез и распад оксидов
2.1.1. Синтез и изучение термической устойчивости соединений КаЬпТЮ4 и №2]Чс12Т13О10 (Бп = N6, Об)
2.1.2. Синтез и изучение термической устойчивости соединений КЛ9с1ТЮ4 и К21Мс12Т13О10

2.2. Изучение механизмов образования сложных оксидов АгИёгТгзОю
(А = N8, К)
2.3. Методы исследования
2.3.1. Рентгенофазовый анализ
2.2.2. Термический анализ
2.2.3. Калориметрия
2.2.4. Сканирующая электронная микроскопия
Глава 3. Обсуждение результатов
3.1. Синтез оксидов А1л1ТЮ4 и АгШгТСзОш (А = Иа, К; Ьп = N6, вё)
3.2. Механизм образования трехслойных оксидов
3.2.1. Механизм образования сложного оксидаМа2Нё2Т1зО10
3.2.2. Механизм образования сложного оксида КгИсзОю
3.3. Исследование термической устойчивости
3.3.1. Термическая устойчивость ЫаЫёТЮ4
3.3.2. Термическая устойчивость 1Ча215[ё2Т1зО10
3.3.3. Термическая устойчивость КМёТЮ4
3.3.4. Термическая устойчивость К215Гё2Т1зО10
3.3.5. Термическая устойчивость ЫаСёТЮ4
3.3.6. Морфология образцов 1МаМёТЮ4 и 1Ма2Мё2Т1зО10 до и после разложения
3.3.7. Сравнительный анализ термической устойчивости оксидов АЬпТЮ4 и А2Ш2Т13О10 (А = Ыа, К; Ьп = N6, Сё)
3.4. Термодинамические функции соединений 1ЧаШТЮ4 и КагКёгТцОю
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложение

Введение
Актуальность темы. Соединения с перовскитоподобной структурой являются объектом пристального внимания ученых, поскольку представляют собой один из наиболее перспективных классов керамических материалов. Они обладают уникальными физическими и физико-химическими свойствами (электрическими, магнитными, оптическими, механическими, каталитическими) в силу особенностей их кристаллической структуры. Так, эти соединения находят свое применение в новейших областях науки, техники и технологии: космическое и лазерное материаловедение,
оптоэлектроника, вычислительная техника и др.
Слоистые оксиды на основе щелочных и редкоземельных металлов серьезно рассматриваются как перспективные катализаторы для многих реакций, в том числе фотоиндуцируемого разложения воды с целью получения водорода как альтернативного вида топлива. В этом смысле слоистые оксиды могут рассматриваться как принципиально новые каталитические системы, где роль поверхности переходит к межслоевому пространству.
Еще одной важной особенностью данного класса оксидов является их способность к ионному обмену, в связи с чем соединения могут быть использованы как прекурсоры для получения других перовскитоподобных фаз.
Свойства перовскитоподобных соединений находятся в сильной зависимости от структуры, поэтому практическое применение материалов на их основе неизбежно сталкивается с проблемой устойчивости и, как следствие, с нежелательной возможностью изменения уникальных свойств функциональной керамики.
Актуальность настоящей работы определяется необходимостью изучения механизма образования для разработки оптимальных методов

Табл.9. Межатомные расстояния для ЫагШгТОю.
Связь Длина, А
Т1(1)—0(1) (х2) 1.862(1)
Т1(1) 0(2) (х4) 1.909(1)
Т1(2)-0(1) (х1) 2.350(1)
ТЦ2Ю(3)(х1) 1.840(1)
ТК2Ю(4)(х4) 1.948(2)
N8-0(3) (х4) 2.7003(3)
N8-0(3) (х1) 2.13(2)
N8-0(4) (х4) 2.900(9)
N(1-0(1) (х2) 2.712(1)
N(1-0(2) (х2) 2.852(1)
N(1-0(4) (х8) 2.559(5)

14/штш
Рис.10. Структура перовскитоподобного оксида ЫагЫбгТузОк
1.3.5. Особенности структуры исследуемого соединения K2Nd2Tiз01o
Двумерные структуры слоистых титанатов, имеющих в межслоевом пространстве катионы большего радиуса, чем натрий, способствуют спонтанной интеркаляции воды. Это явление наблюдается в изучаемом в данной работе оксиде КгИсЬИзОш. Параметры решетки для негидратированной формы были определены как а = 3.8494(4) А, с = 29.572(5) А [88]. Увеличение параметра с относительно изоструктурного соединения с натрием (табл.7) согласуется с разницей ионных радиусов щелочных катионов.
Способность соединения КгИбгзОю к интеркаляции воды была изучена при комнатной температуре [88]. График на рис.11 показывает число