Научная статья на тему 'Характер дефектов, возникающих в кристаллах ниобата лития при легировании'

Характер дефектов, возникающих в кристаллах ниобата лития при легировании Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
127
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НИОБАТ ЛИТИЯ / РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ / ДЕФЕКТЫ / СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / LITHIUM NIOBATE / X-RAY DIFFRACTION STUDY / DEFECT STRUCTURE / STRUCTURAL CHARACTERISTICS

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Палатников Михаил Николаевич, Кадетова Александра Владимировна, Алёшина Людмила Александровна, Сидорова Ольга Владимировна, Жилин Илья Евгеньевич

Рентгенографическими методами исследовались изменения структурного состояния кристаллов ниобата лития вследствие легирования их тербием и эрбием . Были установлены модели внедрения и характер распределения примесных и собственных дефектов. Показано, что плавный характер изменений периодов решетки нарушается при концентрациях примесей, близких к 3 мол. %. Во всех рассмотренных случаях примеси занимают вакантные позиции лития. При максимальных концентрациях происходит внедрение примесей в пустые октаэдры.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Палатников Михаил Николаевич, Кадетова Александра Владимировна, Алёшина Людмила Александровна, Сидорова Ольга Владимировна, Жилин Илья Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHARACTER OF DEFECTS IN DOPED LITHIUM NIOBATE CRYSTALS

Changes in a structural state of lithium niobate crystals doped with terbium and erbium, were studied by X-ray diffraction methods. We established models of the introduction and distribution character of impurity and intrinsic defects. It was shown that the smooth changes of the unit cell parameters are disturbed at impurity concentrations close to 3 mol. %. In all cases, the impurities occupy the vacant positions of lithium. At maximum concentrations, the impurities infiltrate the empty octahedra.

Текст научной работы на тему «Характер дефектов, возникающих в кристаллах ниобата лития при легировании»

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.119-126 УДК 548.736.442, 620.179.152.1

М. Н. Палатников1, А. В. Кадетова1, Л. А. Алёшина2, О. В. Сидорова2, И. Е. Жилин2

1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия 2Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, Россия

ХАРАКТЕР ДЕФЕКТОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ

Аннотация. Рентгенографическими методами исследовались изменения структурного состояния кристаллов ниобата лития вследствие легирования их тербием и эрбием. Были установлены модели внедрения и характер распределения примесных и собственных дефектов. Показано, что плавный характер изменений периодов решетки нарушается при концентрациях примесей, близких к 3 мол. %. Во всех рассмотренных случаях примеси занимают вакантные позиции лития. При максимальных концентрациях происходит внедрение примесей в пустые октаэдры.

Ключевые слова: ниобат лития, рентгеноструктурный анализ, дефекты, структурные характеристики.

M. N. Palatnikov1, A. V. Kadetova1, L. A. Aleshina 2, O. V. Sidorova2, I. E. Zhilin 2

1Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC KSC RAS, Apatity, Russia 2Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia

CHARACTER OF DEFECTS IN DOPED LITHIUM NIOBATE CRYSTALS

Abstract. Changes in a structural state of lithium niobate crystals doped with terbium and erbium, were studied by X-ray diffraction methods. We established models of the introduction and distribution character of impurity and intrinsic defects. It was shown that the smooth changes of the unit cell parameters are disturbed at impurity concentrations close to 3 mol. %. In all cases, the impurities occupy the vacant positions of lithium. At maximum concentrations, the impurities infiltrate the empty octahedra.

Keywords: lithium niobate, X-ray diffraction study, defect structure, structural characteristics.

Легирование нелинейно-оптических кристаллов LiNbO3 различными примесями (Zn, Mg, Er) позволяет улучшать их оптические свойства и расширять область применения.

Структурные исследования кристаллов ниобата лития проводятся уже давно [1]. Было обнаружено, что оптические свойства легированных кристаллов сильно зависят не только от вида примеси, но и от ее концентрации: в зависимости от концентрации примеси изменяется количество собственных дефектов и механизм вхождения примеси в решётку кристалла [2].

Особенности кристаллов, легированных редкоземельными элементами, состоят в том, что они могут осуществлять самопреобразование частоты лазерной генерации, иначе говоря, данные кристаллы генерируют излучение на определенной частоте, а затем происходят нелинейно-оптические преобразования данной частоты [3, 4]. Встает вопрос: какие изменения при этом имеют место в структуре кристаллов?

Чтобы получить ответ на этот вопрос, в данной работе проводились рентгенографические исследования структурных изменений (характер

разупорядочения катионной подрешётки, расположение легирующей примеси, распределение собственных дефектов) в решётке кристаллов ниобата лития при легировании их редкоземельными элементами (Er, Tb) в диапазоне массовых концентраций от 0,08 до 3 мол. %.

Исследуемые в работе кристаллы LiNbO3 выращивались методом Чохральского из расплава конгруэнтного состава с использованием метода прямого легирования [5, 6]. Монокристалл состава, близкого к стехиометрическому (LiNbOзстех.), выращивался из конгруэнтного расплава с добавлением флюса K2O 5,5 мас. %.

Рентгенограммы регистрировались в интервале углов рассеяния 2 0 от 5 до 145 ° на дифрактометре ДРОН-6 в CuKa-излучении, монохроматор из пиролитического графита был установлен в первичных лучах. Рентгенограммы всех исследуемых образцов подобны и соответствуют рентгенограмме ниобата лития с пространственной группой симметрии R3c.

Уточненные методом полнопрофильного анализа значения периодов элементарной ячейки исследованных образцов приведены в табл. 1. Здесь же указаны концентрации примеси в кристаллах (Св).

Таблица 1

Периоды элементарной ячейки исследованных образцов ниобата лития

Table 1

The unit cell periods of the studied lithium niobate samples

№ образца

1 2 3 4 5 6

LiNbO3 : Er Св, мол. % 0,08 0,8 2,19 2,48 2,66 2,67

а, А 5,145(8) 5,151(5) 5,157(6) 5,163(1) 5,159(2) 5,162(0)

с, А 13,852(6) 13,848(8) 13,837(6) 13,838(7) 13,829(2) 13,836(4)

LiNbO3 : Tb Св, мол. % 0,1 0,5 1 2,7 3

а, А 5,145(0) 5,146(6) 5,146(3) 5,158(7) 5,154(3)

с, А 13,846(0) 13,844(8) 13,842(0) 13,828(9) 13,839(6)

Кристалл состава, близкого к стехиометрическому: a = 5,1428, c = 13,8443 А

Для кристаллов, легированных тербием (при концентрациях примеси в кристаллах 0,1, 0,5, 1 мол. %) и эрбием с концентрацией легирующей примеси, равной 0,08 мол. %, значения обоих периодов близки к таковым для стехиометрического кристалла.

В обоих вариантах легирования с возрастанием концентрации примеси период а возрастает, а период с уменьшается, однако есть области аномальных изменений (рис. 1): в образцах, легированных тербием, при достижении концентрации 3 мол. % период а падает, а период с растет; в образцах, легированных эрбием, при концентрации 2,48 мол. % на плавных кривых зависимости периодов а и с от концентрации наблюдаются максимумы, за которыми при концентрации 2,66 мол. % имеет место минимум, после чего оба периода возрастают (рис. 1).

Следует отметить также, что в кристаллах, легированных тербием, оба периода элементарной ячейки меньше, чем соответствующие данные для

кристаллов, легированных эрбием, за исключением образцов, концентрация примеси в которых ~ 2,7 мол. %. При данной концентрации периоды элементарной ячейки кристаллов, легированных эрбием и тербием равны, (рис. 1).

Концентрационные зависимости периодов элементарной ячейки исследуемых

кристаллов ниобата лития, легированных редкоземельными элементами The concentration dependences of the unit cell periods of the investigated lithium niobate crystals doped with rare-earth elements

Таким образом, легирование указанными выше редкоземельными элементами приводит к возрастанию периода а и уменьшению периода с элементарной ячейки кристалла ниобата лития по сравнению с соответствующими значениями для кристалла, состав которого близок к стехиометрическому. При высоких концентрациях на плавных зависимостях периодов от концентрации тербия наблюдаются аномалии.

После уточнения профильных параметров рентгенограммы, к которым относятся и периоды ячейки, уточнялись структурные характеристики кристаллов: координаты атомов, коэффициенты заполнения позиций. В процессе уточнения были рассмотрены все известные из литературных данных модели собственных дефектов конгруэнтных кристаллов ниобата лития и модели размещения атомов примеси при легировании. Критериями выбора той или иной модели служили значения факторов недостоверности, а также устойчивость параметров модели в ходе уточнения. Результаты уточнения структурных характеристик исследованных кристаллов ниобата лития, легированных эрбием, приведены в табл. 2, тербием — в табл. 3.

Таблица 2

Уточнённые значения координат атомов (x/a, y/b, z/c) и коэффициентов заполнения позиций G в кристаллах LiNbO3 : Er

Table 2

Refined values of atomic coordinates (x/a, y/b, z/c) and filling factors of G positions in LiNbO3 : Er crystals

G x/a y/b z/c G x/a y/b z/c

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Образец 6: Св = 2,67 мол. % (Rwp (%) = 5,59, Rp (%) = 5,16) Образец 5: Св = 2,66 мол. % (Rwp (%) = 5,65, Rp (%) =5,93)

Nb 0,97 0 0 0 Nb 0,967 0 0 0

O 1,00 0,0521 0,3493 0,0647 O 1,00 0,0500 0,3529 0,0644

Li 0,9 0 0 0,2805 Li 0,96 0 0 0,2802

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NbLi 0,01 0 0 0,2665 NbLi 0,0125 0 0 0,2798

Eru 0,02 0 0 0,2702 ErLi 0,025 0 0 0,2650

Erokt 0,011 0 0 0,1270 Erokt 0,006 0 0 0,1405

Образец 4: Св = 2,48 мол. % (Rwp (%) = 11,30, Rp (%) = 7,86) Образец 3: Св = 2,19 мол. % (Rwp (%) = 7,51, Rp (%) = 6,59)

Nb 0,931 0 0 0 Nb 0,94 0 0 0

O 1,00 0,0481 0,3371 0,0653 O 1,00 0,0622 0,3452 0,0652

Li 0,97 0 0 0,2737 Li 0,89 0 0 0,2816

ErLi 0,01 0 0 0,2680 NbLi 0,01 0 0 0,2733

Erokt 0,017 0 0 0,1392 Nbokt 0,02 0 0 0,124

ErLi 0,021 0 0 0,281

Образец 2: Св = 0,8 мол. % (Rwp (%) = 7,08, Rp (%) = 5,30) Образец 1: Св=0 R ),08 мол. % (Rwp (%) = 6,30, p (%) = 6,94)

Nb 0,924 0 0 0 Nb 0,957 0 0 0

O 1,00 0,0580 0,3421 0,064 O 1,00 0,0484 0,351 0,0644

Li 0,98 0 0 0,2799 Li 0,99 0 0 0,2805

Nbokt 0,016 0 0 0,125 Nbokt 0,018 0 0 0,158

ErLi 0,0134 0 0 0,2895 ErLi 0,001 0 0 0,2710

Таблица 3

Уточнённые значения координат атомов (x/a, y/b, z/c) и коэффициентов заполнения позиций G в кристаллах LiNbO3 : Tb

Table 3

Refined values of atomic coordinates (x/a, y/b, z/c) and filling factors of G positions in LiNbO3 : Tb crystals

G x/a y/b z/c G x/a y/b z/c

Образец 5: Св =3 мол. % (Rwp (%) = 5,63, Rp (%) = 5,31) Образец 4: Св = 2,7 мол. % (Rwp (%) = 7,46, Rp (%) = 6,74)

Nb 0,97 0 0 0 Nb 0,946 0 0 0

O 1,00 0,0536 0,3496 0,0648 O 1,00 0,061 0,348 0,065

Li 0,95 0 0 0,2802 Li 0,97 0 0 0,2805

NbLi 0,014 0 0 0,2658 Nbokt 0,022 0 0 0,125

TbLi 0,01 0 0 0,265 TbLi 0,029 0 0 0,265

Tbokt 0,015 0 0 0,125

Образец 3: Св = 1 мол. % (Rwp (%) = 6,93, Rp (%) = 4,68) Образец 2: Св = 0,5 мол. % (Rwp (%) = 6,84, Rp (%) = 4,75)

Nb 0,965 0 0 0 Nb 0,964 0 0 0

O 1,00 0,051 0,350 0,063 O 1,00 0,051 0,350 0,063

Li 0,98 0 0 0,2805 Li 0,98 0 0 0,2804

Nbokt 0,013 0 0 0,122 Nbokt 0,013 0 0 0,12

TbLi 0,01 0 0 0,2868 TbLi 0,006 0 0 0,289

Образец 1: Св = 0,1 мол. % (Rwp (%) = 8,04, Rp (%) = 8,61)

Nb 0,93 0 0 0

O 1,00 0,0569 0,349 0,066

Li 0,96 0 0 0,2819

Nbokt 0,022 0 0 0,158

TbLi 0,004 0 0 0,29

Анализ данных, представленных в табл. 3 для кристаллов, легированных эрбием, позволяет отметить следующее: 1) во всех исследованных кристаллах эрбий занимает вакантные позиции лития, однако при высоких концентрациях (2,48, 2,66, 2,67 мол. %) часть атомов эрбия занимает пустой октаэдр. В образцах 5, 6 с максимальными концентрациями эрбия заселённость эрбием вакантных литиевых позиций выше, чем заселённость пустых октаэдров. В образце 4 (2,48 мол. %) — наоборот. Однако следует отметить, что в образце 4, в отличие от образцов 5 и 6, нет антиструктурных дефектов ниобия в позиции лития; 2) во всех исследованных образцах присутствуют вакансии ниобия; 3) в образцах 1-3 часть атомов ниобия (заселённость около 0,02) занимает пустые октаэдры. При дальнейшем увеличении концентрации (образцы 4-6) часть пустых октаэдров заселяется эрбием, атомов ниобия в пустых октаэдрах нет; 4) антиструктурный дефект, атомы ниобия в вакантных позициях лития, наблюдается в образцах 3, 5, 6 с коэффициентом заселённости G ~ 0,01.

В кристаллах LiNbO3 : Tb наблюдается следующее: 1) во всех образцах атомы тербия входят в вакантные позиции лития; 2) только в образце 5 (концентрация Tb 3 мол. %) часть тербия занимает пустые октаэдры; 3) ниобий в позициях лития наблюдается только в образце 5 с концентрацией тербия 3 мол. %; 4) в остальных образцах (1-4) ниобий занимает пустые октаэдры; 5) вакансии по ниобию наблюдаются во всех легированных тербием образцах (табл. 4).

Таблица 4

Рассчитанные межатомные расстояния для исследованных в данной работе кристаллов LiNbO3, легированных тербием, эрбием и данные для кристалла LiNbO3 состава, близкого к стехиометрическому

Table 4

The calculated interatomic distances for the LiNbO3 crystals doped with terbium and erbium studied in this work and data for a LiNbO3 crystal with a composition close to stoichiometric

Пары атомов Близкий к стех. Номера об разцов

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5

Концентрация Er в кристалле Концентрация Tb в кристалле

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Св, мол. % 0,08 0,8 2,19 2,48 2,66 2,67 0,1 0,5 1 2,7 3

Расстояния Nb-O в октаэдрах NbO6 основного мотива

Nb-O 2,093 2,101 2,111 2,087 2,127 2,095 2,098 2,077 2,112 2,111 2,084 2,093

Nb-O 1,842 1,916 1,859 1,875 1,864 1,925 1,908 1,902 1,898 1,898 1,888 1,905

Расстояния Li-O в октаэдрах LiO6 основного мотива

Li-O 2,246 2,246 2,254 2,237 2,355 2,243 2,249 2,239 2,230 2,229 2,241 2,249

Li-O 2,146 2,039 2,107 2,125 2,043 2,045 2,065 2,083 2,060 2,060 2,108 2,067

Расстояния RLi-O в октаэдрах RlO

RLi-O - 2,343 2,160 2,243 2,414 2,400 2,354 2,159 2,146 2,167 2,401 2,406

RLi-O - 1,999 2,154 2,122 2,022 1,985 2,022 2,123 2,103 2,092 2,050 2,008

Расстояния NbLi-O в октаэдрах NbuO6

NbLi-O 2,263(3) - - 2,321 - 2,247 2,393 - - - - 2,397

NbLi-O 2,076(7) - - 2,090 - 2,044 2,009 - - - - 2,011

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Расстояния между атомами металла в области основного мотива

вдоль полярной оси №-Ы, Ы-]№Ъ'

3,869(7) 3,885 3,876 3,896 3,787 3,875 3,881 3,903 3,882 3,883 3,897 3,878

Ь1-№Ь' 3,065(7) 3,041 3,048 3,022 3,132 3,040 3,037 3,020 3,040 3,038 3,035 3,042

Расстояния между атомами металла в области дефекта по примеси легирующей вдоль полярной оси №Ь-Яы, Яы-1№Ь'

№Ь-Яц - 3,754 4,009 3,888 3,709 3,665 3,738 4,015 4,001 3,970 3,664 3,667

Яи-ИЬ' - 3,172 2,915 3,030 3,210 3,250 3,180 2,908 2,921 2,951 3,250 3,252

Расстояния между атомами металла в области дефекта по ниобию вдоль полярной оси №Ь-№Ьы, №Ьы-№Ь' и в диагональном направлении в ячейке №Ь'-№Ьы", №Ьы—№Ь"

№Ь-№Ьы 3,883(1) - - 3,782 - 3,869 3,687 - - - - 3,678

№Ьц-№' 3,051(1) - - 3,147 - 3,045 3,231 - - - - 3,241

Расстояния между атомом внедрения (Яр) и кислородом в пустом октаэдре

Яр - № № № Ег Ег Ег №Ь № № №Ь ТЬ

Яр-О - 2,134 1,839 1,834 1,925 2,005 1,892 2,090 1,861 1,873 1,856 1,876

Яр-О - 2,171 2,473 2,500 2,343 2,300 2,426 2,240 2,461 2,443 2,483 2,447

Вдоль полярной оси №№Ь-Яр, Яр-Ы

№-Яр - 2,189 1,731 1,716 1,926 1,943 1,757 2,188 1,661 1,689 1,729 1,730

Яр-Ы - 1,697 2,145 2,181 1,861 1,932 2,124 1,828 2,221 2,194 2,150 2,152

При концентрации 3 мол. % тербия в кристалле расположение собственных и примесных дефектов такое же, как и в образцах, легированных эрбием, с концентрациями эрбия 2,66 и 2,67 мол. %.

Следует отметить, что при внедрении атомов в изначально пустой октаэдр могут образовываться комплексные дефекты: так как расстояние между ионами металлов должно быть больше суммы атомных радиусов, то вероятно возникновение рядом вакансии ниобия или лития.

Из уточнённых значений координат атомов и периодов элементарной ячейки рассчитывались расстояния металл — кислород в октаэдрах, а также расстояния металл — металл вдоль полярной оси в решетке. Расчеты выполнены как для ниобия и лития в основных позициях, так и для случая дефектов: примесь (Я) и ниобий в позиции лития: Яы и соответственно. Кроме того, рассчитаны длины связей металл — кислород для случаев расположения ниобия, эрбия или тербия в пустом октаэдре (Яр) (табл. 4).

В целом значения длинных и коротких связей в октаэдрах LiO6 основного мотива легированных эрбием и тербием образцов незначительно отличаются от таковых в кристалле, состав которого близок к стехиометрическому. Однако в образце, легированном эрбием, с концентрацией примеси в кристалле 2,48 мол. % значения длинных расстояний кислород — металл в октаэдрах №Об и ЬЮб выше, чем соответствующие расстояния в остальных исследованных легированных кристаллах, а также в кристалле с составом, близким к стехиометрическому.

При внедрении ТЬ в вакантную позицию лития при малых концентрациях форма октаэдров стремится к правильной, тогда как при высоких концентрациях происходят заметные изменения в длинах связей в октаэдре ТЬыОб: значения коротких расстояний кислород — металл в октаэдрах уменьшаются, а длинных, наоборот, увеличиваются.

Таким образом, легирование ниобата лития тербием и эрбием приводит к размещению примесей в вакантных позициях лития при всех концентрациях. При концентрациях эрбия 2,48 мол. % и выше эрбий размещается дополнительно еще и в пустых октаэдрах. Тербий в пустых октаэдрах появляется только при концентрации 3 мол. %.

В процессе расчетов было обнаружено, что на рентгенограммах всех исследованных образцов ниобата лития наблюдаются дополнительные слабые отражения в области углов рассеяния 11-22 ° и 25,3-31 Положения и интенсивности дополнительных отражений практически не изменялись при увеличении концентрации легирующей примеси, а также не зависели от ее типа.

Выполненный качественный фазовый анализ показал, что слабые дополнительные отражения не являются отражениями второй фазы. Рентгенограммы с учетом всех линий, включая слабые дополнительные, были проиндицированы в гексагональной сингонии с вдвое увеличенным периодом а элементарной ячейки: а' = 2а, с' = с. Критерий достоверности де Вольфа равнялся 30. Было установлено, что слабые отражения — это сверхструктурные линии, запрещённые пространственной группой симметрии R3c, соответствующей бездефектной структуре ниобата лития. Удвоение периода а может быть связано с небольшими смещениями атомов ниобия, находящимися в узлах [[100]] и [[010]] основной решётки, обусловленными дефектами структуры.

Литература

1. Abrahams S. C., Marsh P. Defect structure dependence on composition in lithium niobate // Acta. Cryst. 1986. B. 42. P. 61-68.

2. Optical-damage-resistant impurities (Mg, Zn, In, Sc) in lithium niobate / T. Volk et al. // Ferroelectrics. 1996. Vol. 138. P. 291-300.

3. Дмитриев В. Г., Тарасова Л. В. Прикладная нелинейная оптика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 512 с.

4. Ахматова С. А., Никитин С. Ю. Физическая оптика. М.: МГУ, 2004. 656 с.

5. Palatnikov M. N., Sidorov N. V. Some fundamental points of technology of lithium niobate and lithium tantalite single crystals // Oxide Electronics and Functional Properties of Transition Metal Oxides: Chapter II. NOVA SiencePublichers. USA, 2014. Р.31-168.

6. Growth and concentration dependencies of rare-earth doped lithium niobate single crystals / M. N. Palatnikov et al. // J. Cryst. Growth. 2006. Vol. 291. P. 390-397.

Сведения об авторах

Палатников Михаил Николаевич

доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, palat_mn@chemy.kolasc.net.ru Кадетова Александра Владимировна

аспирант, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, ttyc9@mail.ru Алёшина Людмила Александровна

Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, alkftt@mail.ru Сидорова Ольга Владимировна

кандидат физиуо-математических наук, Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, solvak@yandex.ru Жилин Илья Евгеньевич

студент, Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, zhilinilya13 @gmail.com

Palatnikov Mikhail Nikolaevich

Dr. Sci. (Eng.), Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC KSC RAS, Apatity, palat_mn@chemy.kolasc.net.ru Kadetova Alexandra Vladimirovna

Postgraduate, Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of FRC KSC RAS, Apatity, ttyc9@mail.ru Aleshina Ludmila Aleksandrovna

Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, alkftt@mail.ru Sidorova Olga Vladimirovna

Dr. Sci. (Phys. & Math.), Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, solvak@yandex.ru Zhilin Ilya Evgenievich

Student, Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, zhilinilya13@gmail.com

DOI: 10.25702/^^2307-5252.2019.10.1.126-133 УДК 549.057; 546.05; 54-44

Г. О. Калашникова1, Е. С. Житова2, А. В. Цырятьева3, Ю. В. Курченко4

1 Центр наноматериаловедения ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия 2Санкт-Петербургский государственный технический университет, г. Санкт-Петербург, Россия

3 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия 4Новосибиркий государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия

ПЕРСПЕКТИВЫ СИНТЕЗА КАРКАСНОГО ТИТАНОСИЛИКАТА АМ-4 ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СОВРЕМЕННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Аннотация. Титаносиликаты группы линтисита и их единственный синтетический аналог АМ-4 (Aveiro-Manchester-4), Naз(Na,H)Ti2O2[Si2O6]2■2H2O, представляют особый интерес для целей современного материаловедения ввиду наличия у них сорбционных свойств подобных цеолитам, а также способности их кристаллической структуры трансформироваться в кислых средах по схеме «монокристалл в монокристалл». Это открывает новые пути синтеза на основе декатионизированного АМ-4 материалов с заранее заданными свойствами. В работе дан обзор перспективных областей применения данных титаносиликатов, предложенных как авторами статьи, так и рядом зарубежных исследователей. Показана важность синтеза АМ-4 для промышленности. Выявлена основная проблема общепринятой схемы синтеза АМ-4. Предложены рекомендации по её решению, а также применению побочных продуктов синтеза с целью улучшения полноты использования (утилизации) таковых.

Ключевые слова: титаносиликат, АМ-4, линтисит, гидротермальный синтез, 1,5-бензодиазепин, цементная композиция.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.