CC BY
86
1. Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В, Лемешева Д.Г. и др. Пероксидные соединения кальция. Синтез. Свойства. Применение // 2013, М.: Издательский дом «Спектр», с. 216
2. Мосин О.В. Очистка воды от тяжелых изотопов дейтерия, трития и кислорода. СОК (Сантехника, отопление, кондиционирование) // 2012
3. Пятницкий Н.В., Поляков В.А. Электролитическое обогащение водных проб с низкими концентрациями трития. Водные ресурсы. 1983 //т. 10, №5, сс. 137-141.
4 Povinec P.P., Hirose K., Aoyama M. Fukushima Accident: Radioactivity Impact on the Environment. 2013 // Elsevier, p. 382.
УДК: 541.123:682.23.86_
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ NDSBSE3-SE
Ганбарова Гунель Тапдыг
диссертант, кафедра общей и неорганической химии, Бакинский Государственный Университет, Баку, Азербайджан
STUDY OF NdSbSe3 - Se SYSTEM
G.T. Ganbarova
Department of General and Inorganic Chemistry,
Baku State University DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.64.243
АННОТАЦИЯ
Методами дифференциально-термического (ДТА), рентгенофазового (РФА) и микроструктурного (МСА) анализов, измерением микротвердости и электрофизических свойств, изучен характер физико -химического взаимодействия в системе NdSbSe3-Se. По результатам физико-химических методов анализа была построена диаграмма состояния системы NdSbSe3-Se и установлено, что она является неквазибинарным сечением тройной системы Nd-Sb-Se. По результатам рентгенофазового анализа было определено, что дифракционные линии сплавов состоят из смеси дифракционных линий относящихся соединений NdSbSe3, Nd3Se7, NdSe1,9, Nd4Se7 и Se.
ABSTRACT
Methods of differential thermal (DTA), X-ray phase (XRF) and microstructural (MSA) analyzes, measurement of microhardness and electrophysical properties, studied the nature of the physicochemical interaction in the NdSbSe3 - Se system. According to the results of physicochemical analysis methods, a state diagram of the NdSbSe3-Se system was constructed and it was established that it is a quasi-binary section of the Nd - Sb - Se ternary system and belongs to the simple eutectic type. According to the results of X-ray phase analysis, it was determined that the reflector lines obtained from diffraction patterns consist of a mixture of reflector lines NdSbSe3, Nd3Se7, NdSe1.9, Nd4Se7 and Se.
Ключевые слова: система, сечение, фаза, анализ, поверхность, кристаллизация
Keywords: system, section, phase, analysis, surface, crystallization
Введение
Современный научно-технический прогресс, включая освоение космического пространства, неразрывно связан с развитием полупроводниковой техники [1-3]. Бурное развитие последней явилось основным стимулом поиска сложных полупроводниковых материалов. Однако, растущая потребность полупроводниковой техники к материалам пока полностью не удовлетворяется в связи с отсутствием материалов, обладающих разным сочетанием оптических, магнитных и электрофизических свойств. Эти требования к материалам перед химиками-технологами открывают простор новых задач - синтез новых веществ с заданными функциональными свойствами [4,5].
Халькогениды сурьмы состава Sb2Xз(Х -Se, Te) и твердые растворы на их основе используются в качестве термоэлектрического материала при изготовлении ^ветвей термоэлектрических
приборов. Халькогениды неодима, а также многокомпонентные фазы на их основе относятся к перспективным веществам для разработки термоэлектрических и фотоэлектрических материалов [6,7]. Поэтому исследование фазообразования в тройной системе имеет научное и практичное значение. Цель исследования
Исследование характер физико-химического взаимодействия в системе NdSbSe3-Se. Изучение электрофизических свойств полученных твердых растворов в широком интервале температур. Материал и методы исследования Сплавы системы синтезировали из элементов высокой чистоты (сурьма марки Sb-000, селен марки В4 и неодим с содержанием основного компонента - 99,98%)
Для синтеза сплавов NdSbSeз- Se, первоначально был синтезирован соединение NdSbSeз.
Затем синтез сплавов системы $е-Ш8Ь8ез осуществляли из компонентов Se и NdSbSe3 в кварцевой ампуле при температуре 600-900°С. Для гомогенизации, полученные сплавы в области концентрации 45-100 моль % 8е термически обрабатывались в течение 240 часов при температуре 450К.
Сплавы системы №8Ъ8ез-8е черного цвета в виде компактной массы. Сплавы системы устойчивы к воздуху, воде и органическим растворителям, но растворяются в минеральных кислотах (ИМОз, И2804). После термической обработки все сплавы системы были изучены комплексными методами физико-химического анализа.
Методами дифференциально -термического анализа сплавы до 1300К проводили на пирометре
НТР-73 и Термоскан-2. Рентгенофазовый анализ осуществляли снятием рентгенограммы порошков на дифрактометре фирмы «Bruqer» марки D8 Advance (на СиК2-излучение). Для исследования микроструктуры сплавов использовали микраскоп марки МИМ-7, шлифы сплавов травили разбавленной азотной кислотой (1:1), микротвердость сплавов системы измеряли на микротвердомере ПМТ-3 при нагрузках 10 и 20 Г. Погрешность измерения составляла 2,2-4,3%.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты дифференциального термического анализа сплавов показывают, что на термограммах сплавов наблюдается два или три эндотермического эффекта (таблица ).
Таблица
ЗНАЧЕНИЯ ДТА, МИКРОТВЕРДОСТИ И ПЛОТНОСТИ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ NDSBSE3-SE
№ Состав, мол % Тепловые эффекты, К Микротвердость, МПа Плотность, гр/см3
oo e S m d Nd e S (N Nd e S m d Nd 7 e S d4 Nd 09 e1 m d Nd 7 e S m T3 Nd e m
1 100 0 493 - - - - - 600 4,80
2 95 5 493,550 - - - - - не изм. 4,82
3 90 10 493,580 - - - - - - 4,90
4 80 20 493,630,735 - - - - - - 5,05
5 70 30 493,650,740 - - - - - - 5,15
6 60 40 493,690,715,915 - - - - - - 5,25
7 50 50 493,690,750,1050 - - - - - - 5,35
8 40 60 493,690,750,850,1110 - - - - - - 5,42
9 35 65 493,690,750,800,1150 - - - - 2010 - 5,58
10 30 70 690,750,800,850,1150 - - - 1975 2010 - 5,67
11 25 75 750,800,1165 - - - 1975 не изм. - 5,72
12 20 80 750,800,1200 - - 1850 не изм. - - 5,80
13 15 85 800,810,1220 2365 - 1850 - - - 5,85
14 10 90 800,820,1240 2365 - не изм. - - - 5,90
15 5 95 800,850,1245 - 1170 - - - - 6,10
16 0 100 865,1315 - 1170 - - - - 6,20
Проведен рентгенофазовый анализ сплавов системы NdSbSeз-Se. По результатам РФА было определено, что дифракционные линии состоят из
смеси дифракционных линий NdSbSe3, NdSei,9, Nd4Se7 и Se (рис. 1).
Nd3Sev
Рис.1. Дифрактограммы сплавов системы NdSbSe3-Se. 1-NdSbSeз, 2-30, 3-50, 4-70, 5-100мол.% Se
По результатам физико-химических методов анализа была построена диаграмма состояния системы Se-NdSbSeз (рис. 2).
Как видно из рисунка, система NdSbSeз-Se является неквазибарным сечением тройной системы Nd-Sb-Se. Поверхность ликвидуса
системы состоит из первичной кристаллизации пяти фаз. Область кристаллизации Nd2Seз (0 - 55 моль% Se), Nd4Se7 (55 - 65 моль% Se), NdSel,9 (65 -75 моль Se), NdзSe7 (75 - 98 моль% Se) и селена вырождена.
Т,К
mol %
Рис. 2. Диаграмма состояния системы NdSbSe3- ¡е
Как видно из диаграммы, тройная эвтектика вырождена и химическое взаимодействии в системе имеет сложный характер.
В системе полученные бинарные соединения состава Nd4Se7, NdSel,9, NdзSe7 нашли свое
отражение в четырехфазных нонвариантных равновесных реакциях:
М + NdSbSeз ~ Nd4Se7+Sb2Seз (800К) М + Nd4Se7 ~ NdSel,9 + Sb2Seз (750К) М + NdSel,9 ~ NdзSe7 + Sb2Seз (650К)
Кристаллизация в системе полностью заканчивается при 493К.
М ~ S + NdsSev + Se
Результаты РФА и ДТА подтверждают, что фазообразование в системе имеет сложный характер. В результате измерения микротвердости сплавов системы были получены шесть различных значений, эти значения соответствуют значениям микротвердости образующихся фаз в системе . Плотность сплавов системы в зависимости от состава увеличивается с увеличением содержания NdSbSe3 (таблица 1). Результаты МСА для сплавов системы NdSbSe3-Se показывают, что твердофазные кристаллические сплавы в системе состоят из трех фаз. Это говорит о том, что система является неквазибинарной.
Таким образом, было установлено, что система NdSbSe3- Se представляет собой неквазибарное политермическое сечение тройной системы Nd-Sb-Se.
Выводы:
Проведенные исследования позволили установить, что система NdSbSe3-Se является неквазибарным политермическим сечением тройной системы Nd-Sb-Se
ЛИТЕРАТУРА
1.Гольцман Б.М., Кудинов В.А., Смирнов И.А. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3. М.:Наука,1972. 320 с.
2.Ярембаш Е.И., Елисеев А.А. Халькогениды редкоземельных элементов. М.: Наука, 1975, с. 260.
3.Гольцман Б.М., Кудинов В.А., Смирнов И.А. «Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3». М.: Наука 1972,320 с.
4. Zelenina L.N., Chusova T.P., Vasilyeva I.G. Thermodynamic investigation of the phase formation processes in the systems LnSe2-LnSe1.5 (Ln = La, Ce, Pr, Nd) // J. Chem.Thermodyn., 2013, v.57, p.101-107
5.Suski W., Palewski T. Nd2S3-Sb2Se3. Ternary Lanthanide Chalcogenides, Misfit Compounds, and Ternary Lanthanide Pnictides Containing s- or p-Electron Elements. In. book Pnictides and Chalcogenides II, Springer Berlin Heidelberg, 2003, p.1527-1528
6.Садыгов Ф.М., Ильяслы Т.М., Ганбарова Г.Т., Зломанов В.П.,Алиев И.И. Физико-химическое исследование системы Sb2Se3-Nd2Se3. // Неорг. Матер.,2017, т.53, №7, с.681-685
7.Садыгов Ф.М., Ильяслы Т.М.,Ганбарова Г.Т., Исмаилов З.И., Абилов Ч.И. Электрофизические свойства твердых растворов [Bi2Se3]1-x(Nd2Se3)0,5 (Nd3Se4)0,5]x // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, 2015, №2, с.98-100
