Изучение кинетики окисления Yb14MnSb11 и его твердых растворов yb14mnsb11-хteх Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________________2011, том 54, №6____________________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 536.4

М.Н.Абдусалямова, Ф.А.Махмудов, Х.Б.Кабгов, Б.Б.Эшов ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ОКИСЛЕНИЯ Yb14MnSb11 И ЕГО ТВЕРДЫХ

РАСТВОРОВ Yb14MnSb11_xTex

Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Д.Н.Пачаджановым 28.03.2011 г.)

В работе приводятся данные по кинетике окисления некоторых новых фаз Цинтеля (Zintl phases). Исследования проводили при 113, 873, 973 К в атмосфере воздуха. Найдены истинные скорости окисления, кажущаяся энергия активации.

Ключевые слова: редкоземельные элементы - фазы Цинтеля - твердые растворы - кинетика -энергия активации.

Высокотемпературные термоэлектрические материалы для передачи энергии на большие расстояния, например, высокоэффективные материалы Yb14MnSb11 и другие были получены на пникти-дах РЗЭ. Соединения, образующиеся электроположительными элементами (щелочными и щелочноземельными элементами) и элементами со связями Цинтеля, такие как олово, сурьма, обладают уникальными свойствами. Европий и иттербий могут заменять щелочноземельные элементы в этих фазах и придать им ряд специфических свойств [1-3]. Большой интерес представляют впервые полученные твердые растворы с теллуром.

В связи с этим в данной работе приводятся данные по кинетике окисления Yb14MnSb11 и его твердых растворов с теллуром.

Кинетика окисления была изучена термогравиметрическим методом, основанным на непрерывном взвешивании образцов, при температурах 773, 873 и 973 К. Окисление проводили в атмосфере воздуха в тиглях из оксида алюминия. Во всех образцах с ростом температуры скорость окисления возрастает. Кривые окисления имеют параболический вид с интенсивной скоростью окисления в начальный период. На рис. 1 и 2 приведены для примера кинетические кривые окисления некоторых твердых растворов с теллуром. По кинетическим кривым, построенным по изменению массы образца в зависимости от времени, была рассчитана скорость окисления при каждой температуре.

Скорость окисления исследованных образцов от температуры и времени незначительно увеличивается, но образующаяся оксидная пленка защищает образец от дальнейшего окисления.

Истинная скорость окисления веществ, вычисленная по касательной, проведенной от начала координат к кривым, и рассчитанная по формуле: К= g/s-At, и кажущаяся энергия активации окисления, вычисленная по тангенсу угла наклона прямой зависимости lgK- 1/T, приведены в таблице.

Адрес для корреспонденции: Кабгов Хамдам Бобомуродович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]

мг/см2

Т, мин

Рис.1. Кинетические кривые окисления твердого раствора Ybl4MnSbl0.6Te0.4.

30

X, мин

Рис.2. Кинетические кривые твердого раствора УЬнМгйЬк, 2Тео 8-

Таблица

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления некоторых фаз Цинтеля

Вещества Параметры решетки, нм Т окисления, К Скорость окисления, К-10-4, кг/м2'сек Кажущаяся энергия активации, кДж/моль

А с

773 3.78

Yb14MnSb11 1.662 (2) 2.201(4) 873 4.16 88.19

973 4.86

773

Yb14-M-nSb10.8Te0.2 1.661 (7) 2.199 (9) 873 - -

973

773 2.33

Yb14MnSb1o.6Teo.4 1.661 (7) 2.199 (9) 873 2.91 140.8

973 3.89

773 2.78

Yb14MnSb1o.4Teo.6 1.661 (7) 2.199 (9) 873 3.33 111.2

973 4.17

773 3.75

Yb14MnSb1o.2Teo.8 1.661 (7) 2.200 (9) 873 4.70. 183.5

973 6.67

Экспериментальные данные, полученные по кинетике окисления, свидетельствуют, что Yb14MnSb11 при частичном замещении сурьмы теллуром становится более устойчивым на воздухе.

Работа проведена при финансовой поддержке Международного научно- технического центра, проект Т-1597.

Поступило 26.04.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Dianna M.Y., Charles C. et al. - Chem. Mater., 1995, v.7, pp.93-101.

2. Svilen R., Fritsch V. еt al. - Solid State Chemistry, 2005, v.178, pp.1071-1079.

3. Aarom P.H., Tadashi C. et al. - Solid State Chemistry, 2005, v.178, pp.262-269.

М.Н.Лбдусаломова, Ф.Л.Махдоудов, ^.Б^абгов, Б.Б.Эшов

ТAШХИСИ KИНЕТИKAИ OKСИДШABИИ Ybl4MnSbll BA ХУЛA^O, KИ TAPK^ATHOH БA Ybl4MnSbll-xTex МУBOФИЦ МЕOЯД

Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Дар ин ташхис натичах,ои омyхтани кинетикаи оксидиавии баъзе Синтел фазах,ои нав оварда шудаанд. Ташхисх,о дар мусити хдво дар хдроратх,ои 773, 873, 973 К гузаронида шуд. Сyръати хдк;ик;ии оксидшавй ва вох,иди энергияи фаъолшавй ёфта шудааст.

Калима^ои калиди: элементнои нодир - синтел фазано - хулланои сахт - кинетика - энергияи фаъолшавй.

M.N.Abdusalyamova, F.A.Makhmudov, Kh.B.Kabgov, B.B.Eshov THE STUDY OF KINETICS OF OXIDATION OF Yb14MnSb11 AND THEIR SOLID SOLUTIONS BY TIPE Yb14MnSb11-XTeX

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The article presents data on the kinetics of oxidation of some new Zintl phases. The investigations were carried out at 773, 873, 975 K in air. The true rate of oxidation and the apparent activation energy were found.

Key words: rare-earth elements - Zintl-phases - solid solutions - kinetics -activation energy.