Фазовые равновесия, синтез, структура и свойства фаз в тройных оксидных системах M2O - MgO - B2O3(M = Li-Cs, Tl)

• Автор: Курбатов, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Двойные оксидные системы М20 - В203 (М = ЬН-Св, Т1)
1.1.1. Двойная оксидная система Ьі20
1.1.2. Двойная оксидная система Ш20
1.1.3. Двойная оксидная система К20
1.1.4. Двойная оксидная система ИЬ20
1.1.5. Двойная оксидная система Св20
1.1.6. Двойная оксидная система Т120
1.2. Двойные оксидные системы АО - В203 (А = М, Са, 8г, Ва)
1.2.1. Двойная оксидная система М»0
1.2.2. Двойная оксидная система СаО
1.2.3. Двойная оксидная система 8гО
1.2.4. Двойная оксидная система ВаО
1.3. Тройные оксидные системы М20
(М = 1л, Ка, К, Ш>, Се, Т1; А = Ве, Са, 8г, Ва, Ъп, Сс1)
1.3.1. Тройная оксидная система 1л20
1.3.2. Тройные оксидные системы М20 - АО - В2Оэ (М = и, N3, К, ЫЬ, Се; А = М& Са, Бг, Ва)
1.3.3. Двойной борат СзІлВбОм Заключение по литературному обзору Глава II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методы синтеза Метод твердофазной реакции
Метод раствор-расплавной кристаллизации Легирование
2.2. Методы исследования Рентгенофазовый анализ (РФА)
ИК- и КР-спектроскопия
Термические методы анализа. Дифференциальная сканирующая
калориметрия (ДСК)
Термолюминесцентный (ТЛ) анализ
Метод «пересекающихся разрезов»
Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Тройные оксидные системы М20
(М = 1л, N3, К, НК, Се, Т1)
3.1.1. Тройная оксидная система 1л20 - М§0 - В203
3.1.2. Тройная оксидная система Ка20 - MgO - В203
3.1.3. Тройная оксидная система К20 - MgO - В203
3.1.4. Тройная оксидная система Ш>20 - MgO - В203
3.1.5. Тройная оксидная система Св20 - MgO - В203
3.1.6. Тройная оксидная система Т120 - MgO - В203
3.2. Кристаллическая структура MMgB03 (М = К, ЯЬ)
3.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
MMgB03 (М = К, ЯЬ)
3.4. ИК- и КР-спектроскопия MMgB03 и M24Mg3B1o03o (М = ІЛ, Ка)
3.5. Изучение термолюминесценции
3.6. Создание термолюминофоров на основе щелочных и
щелочноземельных боратов
3.7. Легирование СвЬіВбОю
3.8. Выращивание нелегированного и легированного кристаллов
цезий-литиевого бората
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Развитие современной техники и технологий постоянно сопровождается необходимостью в новых материалах, обладающих всё более высокими значениями характеристик полезных свойств. Поэтому актуальными задачами являются улучшение свойств уже известных материалов и создание новых материалов. Если синтез нового вещества не вызывает сомнений в смысле новизны, то при улучшении свойств материалов за счет подбора и введения модификатора часто огромный экспериментальный материал не виден и значимость таких исследований бывает несправедливо занижена. В любом случае в результате исследований получается новое вещество, которое требует основательного изучения его физических свойств и затем его дальнейшего применения в бытовых или промышленных целях.
Приоритетными направлениями изучения новых соединений на протяжении десятилетий являются уже не столько химические свойства, сколько физические явления, такие как: термолюминесценция (TJI), генерация второй, третьей и последующих гармоник, нелинейно-оптические, пьезоэлектрические и диэлектрические свойства, способность преобразования, накопления и испускания энергии.
Широкий интерес к боратам щелочных и щелочноземельных металлов возник в 80-е годы прошлого столетия, когда были получены первые нелинейно-оптические кристаллы (НЛО) бета-бората бария (f3-BaB204) [1]. Хотя по мнению некоторых авторов первым НЛО представителем семейства боратов является К[В506(0Н)4*2Н20] (КВ5) [2], но всё же действительным ТОЛЧКОМ К ИХ углубленному изучению послужил Р~ВаВ204. Позднее были выращены монокристаллы трибората лития (LiB305) [3] и двойного бората лития-цезия (CsLiB6Oio) [4]. Они обладают широкой областью прозрачности, высокой лучевой стабильностью и достаточно высокими нелинейно-оптическими характеристиками, и нашли свое применение в лазерном приборо-

Куцель [48] при исследовании богатой В203 части диаграммы получил крупные призматические кристаллы нового бората состава MgO2B203. Синтез проводился из расплава или гидротермальным путем. Кристаллы этого соединения обладают ромбической элементарной ячейкой с параметрами: а = 13,73, b = 7,97, с = 8,62 Ä, пр. гр. РЬса, плотность 2,53 г/см3. Куцель полагает, что ранее описанное соединение MgOB203 имеет состав Mg02B203. Следует заметить, что образование соединения состава 1:2 (MgB407) подтверждено в [49]. Кристаллографические характеристики боратов магния представлены в таблице 1.8.
Борат магния (MgB407) используется как термолюминофор в качестве детектора ионизирующего излучения. Под действием ионизирующего излучения в люминофоре возникают свободные электроны и дырки, которые могут локализовываться в дефектах кристалла (в ловушках). Энергетическая глубина определяется типом люминофора и зависит также от примесей. Количество электронов в ловушках в процессе облучения пропорционально поглощенной люминофором дозе ионизирующего излучения. При нагревании термолюминофора электроны освобождаются из ловушек и рекомбинируют с локализованными дырками. Изменение лучистого потока, испускаемого люминофором в процессе термолюминесценции, определяет вид кривой термолюминесценции [50]. Наибольшее распространение в мировой практике получили термолюминофоры, изготовленные на основе LiF [51]. Кроме LiF в качестве термолюминофоров используются бораты Li2B407 [52; 53], MgB407:Tm или (Tm, Na). В ряде работ изучалось действие щелочных металлов (лития и натрия) как дополнительных активаторов, улучшающих дозиметрические характеристики термолюминофора [54; 55].
В структуре MgB407 половина атомов бора с треугольной координацией, а вторая половина - с тетраэдрической [56]. Треугольники и тетраэдры формируют сдвойникованную трехмерную бесконечную сетку с основной строительной единицей - диборатной группой (рис. 1.17.).