CC BY
42
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________________2011, том 54, №11____________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 536.4
М.Н.Абдусалямова, Ф.А.Махмудов, Х.Б.Кабгов НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Yb14MnSb11 И ЕГО ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ С ТЕЛЛУРОМ ТИПА Yb14MnSb11-xTex
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Д.Н.Пачаджановым 24.06.2011 г.)
В статье приводятся данные по структуре, температурам плавления, плотности, термическому расширению Yb14MnSb11 и его твёрдых растворов.
Ключевые слова: редкоземельные элементы - термическое расширение - температуры плавления.
Пниктиды редкоземельных элементов, обладающие рядом уникальных свойств (термическими, электрическим, магнитными), получили применение в новой технике. Одной из областей применения является синтез новых материалов для передачи энергии на большие расстояния [1-3]. Эти соединения обладают фазами Цинтеля (Zintl phases). Впервые Yb14MnSb11 был получен в 1998 г. [1]. Легирование другими элементами способствует изменению концентрации носителей тока и теплопроводности [4]. Однако, несмотря на многочисленные публикации, нет работ по их термическим свойствам. В связи с этим в данной работе приводятся результаты по некоторым физико-химическим свойствам Yb14MnSb11 и его твёрдых растворов с теллуром.
Кристаллы получали методом расплава раствора, используя в качестве растворителя олово
[1].
Рентгеноструктурное исследование монокристаллов образцов проведено на аппарате ДРОН-УМ (R=192 мм, CuKa-излучение, Ni-фильтр, детектор сцинтилляционный с амплитудной дискриминацией, шаг 0.02° 20, время накопления импульсов в каждой точке 3 сек при комнатной температуре) в области углов от 5 до 80° 20. Общее время съёмки составило 9 ч. После измельчения кристаллов в ступке с гептаном и высушивания суспензии на полированной стороне стандартной кварцевой кюветы образец представлял собой ровный тонкий (~ 100 мкм) слой. Все изученные объекты имеют тетрагональную структуру. Полученные параметры решётки приведены в таблице.
Была изучена термическая стабильность кристаллов методом термо-микроскопического анализа с высокими скоростями нагрева и найдено, что и соединение Yb14MnSb11 и его твёрдые растворы плавятся с разложением. Полученные температуры инконгруэнтного плавления приведены в таблице.
Плотность измеряли методом микробюретки, используя в качестве жидкости свободный от растворенного воздуха этиловый спирт.
Измерения термического расширения проводили на цилиндрических образцах диаметром 4 мм, длиной 10-13 мм в интервале 25...750°С на высокотемпературном дилатометре, конструкция
Адрес для корреспонденции: Кабгов Хамдам Бобомуродович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]
которого описана в [5]. Для примера на рисунке приведены зависимости ДL/L0- ДТ) для
Ybl4MnSbl0.8Te0.2, Ybl4MnSbl0.4Te0.6
Рис. Зависимость удельного расширения от температуры.
Функция ДL/L0- f(T) прямолинейна для всех материалов, что указывает на постоянство коэффициента термического расширения а в данной области температур (рис.).
Коэффициенты термического расширения, приведенные в таблице, найдены по тангенсу угла наклона прямых. Как видно из таблицы, с заменой иттербия тулием происходит увеличение коэффициента термического расширения. Для получения информации о прочности химической связи рассчитаны характеристическая температура и среднеквадратичное смещение в кристалле.
В [6] путём совмещения выражений Линдемана-Борелиуса и Грюнайзена получена формула, связывающая коэффициент термического расширения с характеристической температурой:
® =. 1937 w Б
■\1л у2,3а
где А - среднеквадратичный атомный вес; V - молекулярный объём; а - коэффициент термического расширения.
Результаты расчёта, приведенные в таблице, показывают, что температура Дебая несколько снижается с заменой иттербия тербием.
Значения характеристических температур использовались для расчета среднеквадратичного смещения в кристалле по формуле [7]
и2 = 4.3О.1О"14{Б(0/Т) +1/4}/Ав,
где 0 - характеристическая температура; А - средний молекулярный вес; Б(0/Т) - функция Дебая, значение которой берется из таблицы, приведенной в [7].
Таблица
Некоторые физико-химические свойства новых фаз Цинтеля
Вещества Параметры решётки, нм P, г/см3 Тпл, К а-Ш^ к-1 0D, K Vu2 ,„м
А с
Yb14MnSb11 1.бб2 (2) 2.201 (4) 8.29 1813 13 1б7 0.017б9
Ybl4MnSbl0,8Te0,2 1.бб14 (7) 2.1995 (9) 8.32 1818 15 15б 0.01878
Yb14MnSblo,бTeo,4 1.бб1б (7) 2.1993 (9) 8,28 2003 19.9 134 0.02170
Yb14MnSb10,4Te0,б 1.бб18 (7) 2.1999 (9) 8.23 1973 23.7 122 0.0238б
Yb14-M-nSb10,2Te0,8 1.бб19 (7) 2.2008 (9) 8.21 19б3 23.7
Полученные физико-химические характеристики, наряду с другими свойствами, позволяют сделать предположениё о природе этого нового класса неорганических материалов.
Работа проведена при финансовой поддержке Международного научно- технического центра, проект Т-1597.
Поступило29.06.2011 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Juia Y., Olmstead Marilyn M. et al. - Chem.Mater.1998, v.10, pp.35-83.
2. Fisher I.R., Wiener T.A. et al. - Phys. Rev. 1999, v.59, pp.13829.
3. Yu C., Zhu J. et al. - Phys. Status Solid RRL, 2010, v.4, p.212.
4. Sales B.C., Khalifah P.et al. - Phys.Rev., 2005, v.72, pp.205-207.
5. Глазов В.М., Глаголева Н.Н. и др. Жидкие полупроводники. - M.: Наука, 1967, с.28.
6. Сирота Н.Н,Чижевская С.Н. - В сб.Физика и физико-химический анализ. - М.: Госстройиздат,
1957, с.185.
7. Францевич И.Н. - В сб.Вопросы порошковой металлургии и прочности материалов, вып.З - Киев: Изд.АН СССР, 195б, с.30.
М.Н.Aбдyсаломова, Ф.A.Махмyдов, Х.Б.Кабгов
БAЪЗЕ ХGСИЯТ^GИ ФИЗИKO-ХИМИЯBИИ Ybl4MnSbll BA ХУЛA^GЕ, КИ TAPK^AIHGH БA Ybl4MnSbll-xTex МУBGФИЦ МЕGЯД
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Дар ин макола натичаи ташхиси структураи пайвастагихо, харорати гудохташавй, зичии онхо ва васеъшавии харорати онхо оварда шудаанд.
Калима^ои калиди: унсуруои нодир - ваъсешавии уароратй - уарорати гудозиш.
M.N.Abdusalyamova, F.Makhmudov, Kh.B.Kabgov
SOME OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES Yb14MnSb11 AND THEIR SOLID SOLUTIONS WITH TELLURIUM BY TYPE Yb14MnSb11-xTex
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The article presents data on the structure, melting temperature, density, thermal expansion Ybi4MnSbn and their solid solutions.
Key words: rare earth elements - thermal expansion - the melting point.
