Формирование упорядоченных твердых растворов Ba1–хLnхF2+х при низкотемпературном синтезе из растворов в расплаве нитрата натрия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Матрицы на основе неорганических фторидов привлекают внимание исследователей для создания эффективных люминофоров. В настоящей работе впервые методом кристаллизации фторидов из раствора в расплаве NaNO3 получены флюоритоподобные фазы состава Ba1–xLnxF2+x с содержанием LnF3 около 40 мол. % (Ln = La–Lu). Показано, что побочным продуктом синтеза является BaF2, который в процессе промывки образцов водой растворяется и удаляется из системы. Установлено, что для РЗЭ цериевой подгруппы в условиях синтеза образуется твердый раствор с кубической структурой типа флюорита. Отмечено вхождение натрия в состав образцов для Ln = Gd–Lu. Установлено, что формирование тригональных флюоритоподобных фаз со структурой Ba4Ln3F17 происходит при синтезе только для Ln с малыми ионными радиусами (Tm–Lu). Для промежуточных по размеру ионов РЗЭ (Gd–Ho) формируются флюоритоподобные тетрагональные фазы, демонстрирующие на дифрактограммах слабые сверхструктурные рефлексы. Полученные матрицы можно рассматривать в качестве перспективных материалов для создания антистоксовых люминофоров и оптических термометров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

П. П. Федоров

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: ppfedorov@yandex.ru
Россия, 119991 Москва

А. А. Александров

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук; Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: ppfedorov@yandex.ru
Россия, 119991 Москва; 119991 Москва

С. В. Кузнецов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: ppfedorov@yandex.ru
Россия, 119991 Москва

А. Е. Баранчиков

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: ppfedorov@yandex.ru
Россия, 119991 Москва

В. К. Иванов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: ppfedorov@yandex.ru

член-корреспондент РАН

Россия, 119991 Москва

Список литературы

  1. Vogt T. // Neues Jahrb. Mineral. 1914. V. 2. P. 9–15.
  2. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1976. 439 с. (Feynman R.P., Leighton R.B., Sands M. The Feynman lectures on physics. V. 1. Massachisetts, Palo Alto, London, Addison-Wesley, 1963.)
  3. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. The high-temperature chemistry of the rare earth trifluorides. P.1. Barcelona. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans, 2000. 521 p.
  4. Sobolev B.P. The Rare Earth Trifluorides. Introduction to materials science of multicomponent meltal fluoride crystals. P.2. Barcelona. Barcelona: Institut d’Estudis Catalans, 2001. 459 p.
  5. Greis O., Hashke J.M. Rare Earth Fluorides. In: Handbook on the physics and chemistry of rare earths. Gscheidner K.A., Eyring L.R. (eds). V. 5. Amsterdam, N.-Y., Oxford, 1982. Ch. 45, p. 387–460.
  6. Karbowiak M., Cichos J. // J. Alloys Compd. 2016. V. 673. P. 258–264. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.02.255
  7. Greis O., Cader M.S.R. // Thermochim. Acta. 1985. V. 87. P. 145–150. https://doi.org/10.1016/0040-6031(85)85329-6
  8. Heise M., Scholz G., Düvel A., Heitjans P., Kemnitz E. // Solid State Sci. 2016. V. 60. P. 65–74. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2016.08.004
  9. Kuznetsov S.V., Fedorov P.P., Voronov V.V., Samarina K.S., Ermakov R.P., Osiko V.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2010. V. 55. № 4. P. 484–493. https://doi.org/10.1134/S0036023610040029.
  10. Alexandrov V.B., Otroshchenko L.P., Fykin L.E., Bydanov N.N., Sobolev B.P. // Sov. Phys. Crystallogr. 1989. V. 34. P. 896–899.
  11. Otroshchenko L.P., Muradyan L.A., Sobolev B.P., Sarin B.A., Alexandrov V.B. // Butll. Soc. Catalanes Fís. Quím. Mat. Tecnol. 1991. V. 12. P. 383–391.
  12. Sobolev B.P., Golubev A.M., Otroshchenko L.P., Molchanov V.N., Zakalyukin R.M., Ryzhova E.A., Herrero P. // Crystallogr. Rep. 2003. V. 48. P. 944–952.
  13. Sulyanova E.A., Karimov D.N., Sobolev B.P. // Crystals. 2021. V. 11. P. 447. https://doi.org/10.3390/cryst11040447
  14. Sorokin N.I., Sobolev B.P. // Phys. Solid State. 2019. V. 61. № 11. P. 2034–2040. https://doi.org/10.1134/S1063783419110350
  15. Fedorov P.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2000. V. 45. Suppl. 3. P. S268–S291.
  16. Trömel M. // Z. Kristallogr. – Crystal. Mater. 1988. V. 183. № 1–4. P. 15–26. https://doi.org/10.1524/zkri.1988.183.14.15
  17. Третьяков Ю.Д. // Неорг. матер. 1985. Т. 21. № 5. С. 693–701.
  18. Sollich P. // Phys. Rev. E. 1998. V. 58. № 1. P. 738. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.58.738
  19. Федоров П.П., Попов П.А. // Наносистемы: физика, химия, математика. 2013. Т. 4. № 1. С. 148–159.
  20. Kaminskii A.A. Laser crystals, their physics and properties. Springer-Verlag, Berlin, 1991. 457 p.
  21. Veselsky K., Loiko P., Eremeev K., Benayad A., Braud A., Sulc J., Jelinkova H., Camy P. // Opt. Lett. 2024. V. 49. P. 5631–5634. https://doi.org/10.1364/OL.532598
  22. Bitam A., Khiari S., Diaf M., Boubekri H., Boulma E., Bensalem C., Guerbous L., Jouart J.P. // Opt. Mater. 2018. V. 82. P. 104–109. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2018.05.034
  23. Han H., Zhang Z., Weng X., Liu J., Guan X., Zhang K., Li G. // Rev. Sci. Instrum. 2013. V. 84. 073503. https://doi.org/10.1063/1.4812789
  24. Li X., Deng M., Shi Y., Qi X., Wang S., Lu Y., Du Y., Chen J. // Crystals. 2023. V. 13. P. 1334. https://doi.org/10.3390/cryst13091334
  25. Kawano N., Kato T., Nakauchi D., Takebuchi Y., Fukushima H., Jacobsohn L.G., Yanagida T. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2023. V. 34. 962. https://doi.org/10.1007/s10854-023-10343-8
  26. Kato T., Okada G., Fukuda K., Yanagida T. // Radiat. Meas. 2017. V. 106. P. 140–145. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2017.03.032
  27. Zhang F., Ouyang X., Peng X., Yin Z., Guo Y., Zhang J., Ouyang X., Liu B. // Appl. Phys. Lett. 2024. V. 125. № 14. 143503. https://doi.org/10.1063/5.0234568
  28. Su F.H., Chen W., Ding K., Li H. // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. № 21. P. 4772–4777. https://doi.org/10.1021/jp8008332
  29. Pawlik N., Szpikowska-Sroka B., Pisarska J., Goryczka T., Pisarski W.A. // Materials. 2019. V. 12. № 22. P. 3735. https://doi.org/10.3390/ma12223735
  30. Rebrova N., Zdeb P., Lemanski K., Macalik B., Bezkrovnyi O., Deren P.J. // Inorg. Chem. 2024. V. 63. № 6. P. 3028–3036. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c03821
  31. Milenkovic K., Dacanin Far L., Kuzman S., Antic Z., Circ A., Dramicanin M.D., Milicevic B. // Opt. Express. 2024. V. 32. № 23. P. 41632–41643. https://doi.org/10.1364/oe.542685
  32. Haritha P., Martín I.R., Dwaraka Viswanath C.S., Vijaya N., Venkata Krishnaiah K., Jayasankar C.K., Haranath D., Lavín V., Venkatramu V. // Opt. Mater. 2017. V. 70. P. 16–24. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.05.002
  33. Vinogradova E.E., Vagapova-Hiiesalu E., Dolgov L., Liivand A., Orlovskii Yu.V. // J. Lumin. 2024. V. 269. P. 120439. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2024.120439
  34. Grzyb T., Balabhadra S., Przybylska D., Węcławiak M. // J. Alloys Compd. 2015. V. 649. P. 606–616. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.07.151
  35. Sorokin N.I., Sobolev B.P. // Crystallogr. Rep. 2007. V. 52. № 5. P. 842–863. https://doi.org/10.1134/S1063774507050148
  36. Rongeat C., Anji Reddy M., Witter R., Fichtner M. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 10. P. 4943–4950. https://doi.org/10.1021/jp3117825
  37. Mori K., Mineshige A., Saito T., Sugiura M., Ishikawa Y., Fujisaki F., Namba K., Kamiyama T., Otomo T., Abe T., Fukunaga T. // ACS Appl. Energy Mater. 2020. V. 3. № 3. P. 2873–2880. https://doi.org/10.1021/acsaem.9b02494
  38. Nikolaichik V.I., Sobolev B.P., Sorokin N.I., Avilov A.S. // Solid State Ionics. 2022. V. 386. 116052. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2022.116052
  39. Лившиц А.И., Бузник В.М., Федоров П.П., Соболев Б.П. // Изв. АН СССР. Неорг. матер. 1982. Т. 18. № 1. С. 135–139.
  40. Мацулев А.Н., Бузник В.М., Лившиц А.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. // ФТТ. 1988. Т. 30. № 12. С. 3554–3559.
  41. Мацулев А.И., Иванов Ю.Н., Лившиц А.И., Бузник В.М., Федоров П.П., Бучинская И.И., Соболев Б.П. // Ж. неорг. химии. 2000. Т. 45. № 2. С. 296–298.
  42. Zhao T., Hu L., Ren J. // J. Phys. Chem. C 2021. V. 125. № 48. P. 26901–26915. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c08154
  43. Preishuber-Pflugl F., Bottke P., Pregartner V., Bitschnau B., Wilkening M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 9580–9590. https://doi.org/10.1039/c4cp004229
  44. Fedorov P., Mayakova M., Alexandrov A., Voronov V., Kuznetsov S., Baranchikov A., Ivanov V. // Inorganics. 2018. V. 6. № 2. 38. https://doi.org/10.3390/inorganics6020038
  45. Fedorov P.P., Alexandrov A.A. // J. Fluorine Chem. 2019. V. 227. 109374. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2019.109374
  46. Kieser M., Greis O. // J. Less-Common Met. 1980. V. 71. № 1. P. 63–69. https://doi.org/10.1016/0022-5088(80)90101-0
  47. Mao Y., Jiang L., Ye R., Yang J., Hu S. // CrystEngComm. 2020. V. 22. P. 564–572. https://doi.org/10.1039/c9ce01687b
  48. Sobolev B.P., Tkachenko N.L. // J. Less-Common Metals. 1982. V. 85. P. 155–170. https://doi.org/10.1016/0022-5088(82)90067-4
  49. Maksimov B.A., Solans H., Dudka A.P., Genkina E.A., Badrdia-Font M., Buchinskaya I.I., Loshmanov A.A., Golubev A.M., Simonov V.I., Font-Altaba M., Sobolev B.P. // Crystallogr. Rep. 1996. V. 41. № 1. P. 50.
  50. Kieser M., Greis O. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1980. V. 469. P. 164–171.
  51. Павлова Л.Н., Федоров П.П., Ольховая Л.А., Икрами Д.Д., Соболев Б.П. // Кристаллография. 1993. Т. 38. № 2. С. 164–169.
  52. Ostwald W. // Z. Phys. Chem. 1897. V. 22. P. 289–330.
  53. ten Wolde P.R., Frenkel D. // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. V. 1. P. 2191–2196. https://doi.org/10.1039/A809346F
  54. Cardew P.T. // Cryst. Growth Des. 2023. V. 23. I. 6. P. 3958–3969. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.2c00141
  55. Fedorov P.P., Alexandrov A.A., Luginina A.A, Voronov V.V., Chernova E.V., Kuznetsov S.V. // J. Amer. Ceram. Soc. 2025. V. 108. № 2. e20152. https://doi.org/10.1111/jace.20152
  56. Alexandrov A.A., Petrova L.A., Pominova D.V., Romanishkin I.D., Tsygankova M.V., Kuznetsov S.V., Ivanov V.K., Fedorov P.P. // Appl. Sci. 2023. V. 13. № 18. 9999. https://doi.org/10.3390/app13189999

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрофотография частиц фторида бария после промывки бидистиллированной водой.

Скачать (272KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы образца F3 до и после промывки.

Скачать (105KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дифрактограммы образцов F3, F4 и F7.

Скачать (163KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микрофотографии РЭМ: образец F3 (Ln = Nd) в режимах топографического контраста (с использованием детектора вторичных электронов SE2) (а) и композиционного контраста (с использованием детектора обратно-отраженных электронов BSE) (б), образец F4 (Ln = Gd) в режимах топографического контраста (в) и композиционного контраста (г), образец F7 (Ln = Tm) в режимах топографического контраста (д) и композиционного контраста (е).

Скачать (807KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025