ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ В СИСТЕМЕ La2S3–Ga2S3–Nd2S3 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

82

AZЭRBAYCAN К1МУА ШШЛЫ № 3 2012

УДК 546(681.22+ 65.22)

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ В СИСТЕМЕ

Ьа28з-Са28з-Ш28з

И.Б.Бахтиярлы, А.С.Абдуллаева, А.А.Мирзоева, О.Ш.Керимли, З.М.Мухтарова

Институт химических проблем им. М.Ф.Нагиева Национальной АН Азербайджана

¡ЪЪакЫ1уагИ@гатЪ1ег. ги

Поступила в редакцию 01.12.2011

Методами физико-химического анализа определены границы областей стеклообразования системы Ьа283-Оа283-№283. Изучены термическая устойчивость, ИК-спектры полученных новых фаз. Установлено, что стекла устойчивы по отношению к воздуху до 880 К. Полосы, характеризующие связь Ме-8 в ИК-спектрах стекол, имеют более высокую интенсивность и смещены в высокочастотную область по сравнению с таковыми в спектрах исходных кристаллических компонентов, что, вероятно, обусловлено усилением ковалентности связей Ме-8.

Ключевые слова: стеклообразование, кристаллизация, дериватографический анализ, сте-хиометрический состав.

В последнее время достаточно широко в практике используют оптическую керамику на основе MgF2, ZnS, ZnSe в виде поликристаллических образцов. Они имеют исключительные оптические свойства, но не все из них обладают необходимыми механическими и химическими свойствами. Поэтому активно ведется поиск материалов с большой твердостью, менее хрупких, с высокой термостойкостью и более широкой областью прозрачности. К таковым в первую очередь относятся полуторные сульфиды лантаноидов [1-3]. Целью настоящей работы явилось определение границы области стеклообразования и изучение некоторых физико-химических свойств новых фаз исследуемой системы.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В наших экспериментах в качестве исходных компонентов использовали синтезированный из элементов р-Оа283, кристаллизующийся в моноклинной сингонии [4], а также Ьа283 и N^8^ полученные заводским методом [действием на них полуторных оксидов соответствующих металлов, сульфидирующими реагентами являются (С82+Н28), кристаллизующиеся в ромбической сингонии в структурном типе а-Ьа283] [5, 6].

Синтез образцов, соответствующих составам из области стеклообразования, состоящих из указанных компонентов, проводили под давлением паров серы при 1425 К в стеклографитовом тигле, помещенном в кварцевый реактор [7] в течение 2.5 ч. Последующая закалка осуществлялась посредством погружения в воду комнатной температуры.

Дериватографический анализ был осуществлен в динамическом режиме на дериватографе Q-1500 со скоростью нагрева 10 град/мин, навеска - 528 мг, чувствительность весов - 100 мг.

Для выполнения РФА дифрактограммы исходных веществ сплавов снимали методом порошка на дифрактометре "ДРОН-2" (СиКа-излучение, М-фильтр), скорость сканирования - 2 град/мин.

Микроструктурный анализ полированных шлифов проводили на микроскопе МИМ-7. Микротвердость измеряли на микротвердомере ПМТ-3.

ИК-спектры поглощения использованных компонентов и образцов стекол регистрировали на спектрометре 8рекоМ-М80 в области 200-3000 см-1 при 295 К. Для записи спектров образцы готовили в виде пластин на вазелиновом масле, применяли окно из полиэтилена и КБг.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Методами физико-химического анализа (ДТА, ДТГ, РФА) была определена область стеклообразования в тройной системе Ьа283-Оа283-№283 и уточнены её границы (рис. 1).

На рисунке (тт2 и т/т2' ограничивают область стеклообразования в системе La2Sз—Са283— N^8^ Затушеванная область соответствует прозрачным устойчивым стеклам, а штрихованные полосы на рисунке соответствуют непрозрачным стеклам и объясняются наличием в них центров кристаллизации, что подтвердилось результатами РФА.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ В СИСТЕМЕ 83

Ьа283

к

Рис.1. Зависимость области стек-лообразования от состава в системе Ьа283-ва283-№283.

На дифрактограмме сплавов (рис. 2) в области прозрачного стеклообразования дифракционные эффекты не наблюдались.

Рис.2. Дифрактограмма сплавов системы Ьа283-ва283-Ш283.

В областях тройных стекол La2S3 с увеличением процентного содержания Nd2S3 цвет стекол меняется от светло-сиреневого до темно-серого.

Дериватографический анализ показывает, что при нагревании на воздухе стекла состава (ва^3)0.65^а^3)0.20(№^3)0.15 при 880 К происходит размягчение, что совпадает с раковинообразным эффектом. Наблюдаемые при 915-1200 К экзоэффекты и убыль массы указывают на тенденцию постадийного окисления стекла. Из-за совпадения температуры кристаллизации и начала разложения стекла нами не обнаружены эффекты кристаллизации.

В ИК-спектрах (рис. 3) La2S3, Nd2S3, Ga2S3 идентичных в области 220-360 см-1, присутствует и интенсивная полоса, относящаяся к валентным колебаниям связи Ме^.

84

И.Б.БАХТИЯРЛЫ и др.

(D

S

и

(D

а

о

ч

L-

о

С

Рис.3. ИК-спектры сплавов системы La2S3-Ga2S3-Nd2S3: 1 - La2S3, 2 - Nd2S3, 3 - (Ga2S3)o.6s(La2S3)o.2o(Nd2S3)o.15, 4 - (Ga2S3)o.72( L2S3) 0.25(Nd2S3 )o.o3, 5 - P-Ga2S3.

800 600 400 200 v, см-1

Однако эта полоса в спектрах Ga2S3 появляется в более высокочастотной области спектра (26o-480 см-1). Кроме того, в спектрах указанных сульфидов имеется ряд слабых полос в области 54o-750 см-1, которые, по-видимому, также относятся к валентным колебаниям Ме-S.

Отметим, что эти полосы в спектрах стекол (Ga2S3)o.65(La2S3)o.2o(Nd2S3)o.15 и (Ga2S3)o.72(L2S3) o.25(Nd2S3)o.o3, полученных из сульфидов, становятся более интенсивными, что, по-видимому, обусловлено изменением ковалентности связей Ме-S.

Таким образом, определены границы области стеклообразования в системе La2S3-Ga2S3-Nd2S3, изучены ИК-спектры стекол составов (Ga2S3)o.65(La2S3)o.2o(Nd2S3)o.i5 и (Ga2S3)o.72(L2S3)o.25(Nd2S3)o.o3.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кертман А.В. Соросовский образовательный журнал. 2ooo. Т. 6. № 2. С.13.

2. Бахтиярлы И.Б., Асадлы Л.Ш., Мирзоева А.А. // Журн. неорган. химии. 2007. Т. 52. № 3. С. 655.

3. Бахтиярлы И.Б., Асадлы Л.Ш., Мирзоева А.А. // Азерб. хим. журн. 2008. № 2. С. 131.

4. Goodyear I., Steigmann G.A. // Acta Crystallogi. 1963. V. 16. No 1o. P. 946.

5. Бахтиярлы И.Б., Керимли О.Ш. // Хим. проблемы. 2oo3. № 3. С. 27.

6. Besanson P., Adolphe C., Flahaut J. // Compt. Rend Acad. Sci. Paris. 1968. Т. 266. C. 111.

7. Елисеев А.А., Успенская С.Н., Федоров А.А. и др. // Журн. структур. химии. 1972. Т. 13. № 1. C. 77.

La2S3-Ga2S3-Nd2S3 SiSTEMiNDB §и§ЭЛЭШН FiZiKi-KiMYSVI XASSBLSRI

LB.Baxtiyarli, A.S.Abdullayeva, S.A.Mirzayeva, O.^.Karimli, Z.M.Muxtarova

Fiziki-kimyavi analizin kompleks metodlari ila La2S3-Ga2S3-Nd2S3 sistemda §и§этэ1э§э1тэ sahasinin sarhad-lari tayin edilmi§dir. Alinan §u§9brin termiki par^alanmasi oyranilmi? va iQ spektrlari ^skilmi^dir. Muayyan edilmi§dir ki, bu §u§abr 880 К-da havada davamlidir. §u§9brin iQ spektrbrinda Me-S rabitasini xarakteriza edan zolaqlar ilkin kristal komponentbrin spektrbrindaki zolaqlara nisbatan daha yuksak intensivliya ma-likdir va yuksaktezlikli sahaya taraf 49kilmi§dir, bu da ehtimal ki, Me-S kovalent rabitasinin gucbnmasindan irali galir.

Agar sozlzr: §u§33msl3g3lm3, kristalagma, derivatoqrafik analiz, stexiometrik tsrkib.

PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF GLASSES IN THE SYSTEM La2S3-Ga2S3-Nd2S3

I.B.Bakhtiyarly, A.S.Abdullayeva, A.A.Mirzoyeva, O.Sh.Kerimli, Z.M.Mukhtarova

The boundaries of glassformation fields were determined in the La2S3-Ga2S3-Nd2S3 system by the methods of physico-chemical analysis. Thermal decomposition of obtained glasses and IR-spectra were studied. It was determined that these glasses are stable in air at 88o K. The bands characterizing Me-S bond in IR-spectra of glasses are of more intensity and shifted to the high frequency domain compared to those in the spectra of initial crystalline components what is, probably, conditioned by enhancing covalency of Me-S bond.

Keywords: glass formation, crystallization, derivatographic analysis, the stoichiometric composition.

1

4

AZ9RBAYCAN KIMYA JURNALI № 3 2o12