Фазовые равновесия и стеклообразование в системах MO-Bi2O3-B2O3 (M=Ca, Sr, Ba)

• Автор: Володин, Всеволод Дмитриевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Обзор литературы

1.1. Система ВО. Оксиды висмута

1.2. Фазовые равновесия в двойных граничных системах

1.2.1. Система В2ОзВ2Оз

1.2.2. Системы В2О3МО

1.2.3. Системы В2ОзМО МСа, Бг, Ва

1.2.4. Оптические свойства двойных боратов

в системах МОВ2Оз и ВзВ3

1.2.5. Фазовые равновесия и соединения в тройных системах МОВ2О3В2О3

1.3. Стекла на основе систем М0ВзВ3
1.3.1. Стеклообразование в системах МОВ
М Са, Бг, Ва и В3Вз
1.3.2. Структура боратных стекол
1.3.3. Свойства стекол в системах М0В3 и В3В3
1.3.5. Стеклообразование в системах МОВ2О3В2О3
1.4. Кристаллизация висмутборатных стекол и стеклокерамические материалы
2. Экспериментальная часть
2.1. Методы синтеза исследуемых образцов
2.1.1. Твердофазный синтез
2.1.2. Синтез стеклообразных образцов
2.1.3. Выращивание монокристаллов
2.2. Методы исследования
2.2.1. Дифференциальнотермический анализ
2.2.2. Рентгенофазовый анализ
2.2.3. Рентгеноструктурное исследование монокристаллов
2.2.4. Спектральные методы исследования
2.2.5. Измерение плотности
2.2.6. Измерение показателей преломления
2.2.7. Другие методы исследования
3. Экспериментальные результаты и обсуждение
3.1. Сложные бораты висмута в системах М0В2О3Вз
3.1.1. Стабильные фазовые равновесия
3.1.1.1. Система СаОВ2ОзВ2Оз
3.1.1.2. Система 8г0В3В3
3.1.1.3. Система Ва0В3В3
3.1.1.4. Особенности фазовых взаимоотношений
в системах М0В3В3
3.1.2. Структурная характеристика тройных боратов висмута
3.1.2.1. Структура 8гВ2В4Ою
3.1.3. Рост кристаллов ВаВВ и СаВ2В7
3.1.4. Свойства кристаллов ВаВВ и СаВ2В7
3.2. Боратные стекла в системах М0В3В3
3.2.1. Стеклообразование
3.2.2. Локальная структура стекол
3.2.3. Физикохимические и оптические свойства стекол
3.2.4. Влияние Еи3т на физикохимические и спектральнолюминесцентные свойства стекол состава ВаОВ2О3В2О3
3.3. Создание стеклокристаллических композитов
3.3.1. Влияние КВР4 на свойства стекол
3.3.2. Влияние температуры отжига на состав кристаллизующихся фаз
3.3.3. Электрофизические свойства композитов
Выводы
Литература


Результаты работы были доложены на научной сессии МИФИ Москва, , Международной конференции i Харьков, , VIII и IX Международных конференциях Химия твердого тела и современные макро и нанотехнологии Кисловодск, , , V Международной конференции Функциональные материалы Крым, , II Международной конференции Современные проблемы общей и неорганической химии Москва, , XIII Международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых Молодежь. НИЯУМИФИ Москва, , IX Международном Курнаковском совещании по физикохимическому анализу Пермь, . Публикации. Материалы диссертации опубликованы в работах, в том числе в 7 статьях в российских и зарубежных научных журналах и 8 тезисах докладов на всероссийских и международных конференциях. Работа выполнялась в Институте общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН в лаборатории физикохимического анализа оксидов. Исследования выполнены в рамках программ фундаментальных исследованийПрезидиума РАН 8 гг. ОХНМ РАН 3 , 2 гг. РФФИ 6. Работа отмечена премией имени Н. С. Курнакова г. Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 6 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Список литературы содержит 1 ссылку. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Глава 1. В данной главе проведен анализ имеющихся на момент начала работы данных о фазовых равновесиях, процессах стеклообразования и кристаллизации в двойных граничных системах ВВ2Оз, МОВьОз и МОВ2Оэ, где МСа, Бг, Ва и свойствах существующих в них фаз как в кристаллическом, так и в стеклообразном состояниях. Также рассмотрены немногочисленные известные данные о тройных системах М0ВъВ3. Система ШО. В системе ВьО в зависимости от условий образуются 4 оксида висмута ВЮ, В, ВьО. В Наиболее устойчивым из них является В. Температура плавления Вь по данным. С. Л. Силленом , впервые было показано наличие у В четырех модификаций. Моноклинная аВь и кубическая гранецентрированная высокотемпературная, 5модификация1 являются стабильными. Кроме того существуют две метастабильные модификации тетрагональная РВ и у ВьОз с кубической объемноцентрированной решеткой. При 0С происходит полиморфное превращение аВь 5Вь. Схема полиморфных превращений Вь по данным представлена на рис. Рис. Схема полиморфных превращений В3 . Характеристики кристаллических структур различных модификаций В3 приведены в табл. Таблица 1. Пр. В последующем фазовая диаграмма была уточнена в , . В условиях стабильного равновесия в системе В0зВз образуется 5 соединений. Согласно , соединение i плавится инконгруэнтно при 2С, но по уточненным данным температура разложения составляет 8С. С по данным и 5С соответственно . С. Особенностью трибората висмута является то, что он существует в очень узкой области составов . В3 и ветви его кристаллизации заключены в небольшом температурном интервале С со стороны ВВ5О и С со стороны i2i5. Соединение i имеет кубическую структуру типа силленита пр. Р2,с , В1зВ,2 Рпша , В1В3Об С2 , аВВ Р и РВВ Р I . Кристаллографические данные перечисленных боратов висмута приведены в табл. Рис. Таблица 1. Фаза Синг. Пр. ВОз9 Куб. В4 Монокл. Р2,с . ВЗВ Ромб. Рпша 6. ВВзОб Монокл. С2 7. ВоВзОз Монокл. Р2 4. В2В5 Трикл. Р 4. ВВОз Монокл. Р2,с 6. ВВзОГ Монокл. Р2п . УВВ3ОГ Монокл. Р2,п 8. ВВзОб Ромб. Рса2 . В системе существует область несмешивающихся жидкостей, наблюдаемая выше 9С для составов 0 мол. В2Оэ . Критическая точка ликвации соответствует мол. В3 и 1С рис. Известно , что перегрев висмутсодержащих расплавов более чем на С относительно температуры стабильного ликвидуса переводит систему в метастабильное состояние. Метастабильные состояния являются неотъемлемой частью процессов, сопровождающих фазовые превращения, и оказывают непосредственное влияние на совершенство монокристаллов стабильных соединений, выращиваемых из расплава. Рис. Исследование метастабильного фазообразования в системе В0зВ3 проводили в работе . В области концентраций 0 мол. В2Оз реализуются метастабильные твердые растворы на основе 8 и 3 модификаций оксида висмута рис. Вь и ВВ9. В области мол. В2Оэ наблюдается кристаллизация метастабильных фаз состава 5В0з. ЗВ3 и ШОзВгОз. Соединение В1В плавится конгруэнтно при 0С, а при 00С испытывает полиморфное превращение. Впервые о существовании двух фаз этого соединения сообщалось в .