CC BY
13
M.Dupuis, J.A.Montgomery J. Comput. Chem. 14, 1347-1363 (1993)
7. Кобычев В. Б. Квантовая химия на ПК: Компьютерное моделирование молекулярных систем: учеб.-метод. пособие / В. Б. Кобычев. - Иркутск: Иркут. гос. ун-т, 2006. - 87 с.
8. Блатов В.А., Шевченко А.П., Пересыпкина Е.В. Полуэмпирические расчетные методы квантовой химии: Учебное пособие. Изд. 2-е. Самара: Изд-во «Универс-групп», 2005. - 32 с.
9. Плехович С.Д., Зеленцов С.В. Расчет переходных состояний методами квантовой химии. Учебно-методическое пособие. - Нижний Новгород: НГУ, 2015. - 21 с.
10. Цышевский Р.В., Гарифзянова Г.Г., Храп-ковский Г.М. Квантово-химические расчеты механизмов химических реакций: учебно-методическое пособие: - Изд-во КНИТУ, Казань, 2012. - 87 с.
УДК: 546.161.6.19.22.664.22._
СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ AS2S3 С УЧАСТИЕМ Dy И ЕГО _СУЛЬФИДОВ_
Ильяслы Теймур Маммад
д.х.н., проф., заведующий кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан Худиева Айнур Габил магистр кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан Исмаилов Закир Ислам к.т.н.доцент, кафедры «Общей и неорганической химии Бакинский государственный университет, Баку, Азербайджан DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.60.62-66
АННОТАЦИЯ.
Для решения основной задачи современного материаловедения - создания материалов с технически важным комплексом свойств и эксплуатационными характеристиками позволяющих вести целенаправленный поиск и синтез необходимых материалов с заранее заданными свойствами. В настоящей работе рассматриваются результаты исследования систем на основе As2S3 с участием диспрозия и его сульфидов. Комплексом методов физико-химического анализа нами установлено, что области стеклообразования на основе As2S3 по различным разрезам тройной системы Dy - As - S. Исследовано некоторые макроскопические свойство полученных стекол. По разрезам As2S3 - Dy2S3 выявлено образование тройного соединения DyAsS3.
ABSTRACT.
To solve the main problem of modern materials - the creation of materials with a technically important range of properties and performance allowing to conduct a targeted search and synthesis of the required materials with predetermined properties. In this paper we consider the results of studies on As2S3 based systems involving dysprosium and sulfides. Complex methods of physical and chemical analysis, we set the field of glass on As2S3 based on the various sections of the system triple Dy - As - S. explore some macroscopic properties of the glass. In sections As2S3 - Dy2S3 revealed the formation of a triple DyAsS3 connection. Keywords: analysis, property, glass, purity, synthesis,
Ключевые слова: анализ, свойство, стекла, чистота, синтез
Среди множества материалов, изучение которых входит в задачу неорганической химии, особое место занимают халькогениды, в частности халько-генидные стеклообразные полупроводники (ХСП).
ХСП хорошо изучены на ближнем и дальнем зарубежье [7-9], в нашей республике также имеются работы в области ХСП с участием p, d и f элементов [11-12].
Большая чувствительность полупроводниковых материалов к отклонениям от стехиометрии и примесям предъявляет высокие требования к чистоте исходных материалов, методам синтеза, режиму термической обработки, а также методам исследования. Исходными компонентами для синтеза служили: Диспрозий (А-1) мышьяк (В - 5), сера
(ОСЧ для анализа). Методы синтеза полупроводниковых веществ делится на 2 группы: прямые и косвенные.
Для синтеза полупроводниковых веществ наиболее распространены прямые ампульные методы синтеза - получение полупроводниковых веществ по реакциям соединения непосредственно из элементов в замкнутом объёме в атмосфере инертного газа, или же в проточной системе, а также синтезом в газовой фазе. В нашей работе использовали методы прямого синтеза.
При исследовании системы нами использован комплекс методов физико-химического анализа. При этом нами использованы следующая аппаратура: для ДТА и ВДТА использованы НТР-70, тер-москан-2 и двух координатный самописец марки ПДС-Н307/1, ВДТА провели с помощью прибора
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 3 (60), 2019 ВДТА-8М2. рентгенографический анализ провели на дифрактометре ДРОН-2 и Х'КейМРБфирма Philips, микроструктурный анализ на микроскопах МНМ-8 и МИМ-7, микротвёрдость измеряли на приборе ПМТ-3, плотность измеряли пикнометри-ческим методом.
Разрез AS2S3- Dy. Исследования сплавов системы было начато изучением свойств исходных компонентов. Синтез сплавов разреза было ступенчато:
I этап - Температуру печи с ампулой доводим до 4500С. При этой температуре сера взаимодействует с металлами.
II этап - Температуру печи поднимали до 1000-11000С. При этой температуре образцы выдерживали 4 часа для гомогенизации сплавов, затем полученные расплавы закаливали на воздухе и в холодной воду. После закалки на воздухе сплавы до 5 ат% Ру получены в стеклообразном виде, при закалка в воду сплавы содержащие 10 ат% Ру получены в стеклообразном виде.
После установления области стеклообразова-ния методами физико-химического анализа исследовали макроскопические свойства полученных стекол. Результаты исследования приведены в таблице 1 и 2.
Таблица 1.Некоторые физико-химические свойства стекол системы А828з- Ру (закалка на воздухе).
№ п/п Состав (моль %) Термические эффекты нагревания, Т, К Микротвёрдость, кг/мм2 Плотность, d, г/см3 Результаты МСА
AS2S3 Dy Тст., K Ткр, K Тп., K
1 100 0 440 510 590 118 3,58 Одна мутная фаза
2 1 99 445 515 580 120 3,61 "_____________"
3 3 97 455 520 575 125 3,65 "_____________"
4 5 95 460 525 565 120 3,72 "_____________"
5 7 93 465 530 560 115 3,85 Стекло кристалл
Таблица З.Некоторые физико-химические свойства стекол системы Ав28з- Ру (закалка в воду).
№ п/п Состав (моль %) Терми наг ческие эффекты ревания, Т, К Микротвёрдость Иц, кг/мм2 Плотность d, г/см3 Результаты МСА
AS2S3 Dy Тст.,К Ткр,К Тп., К
1 100 0 445 515 590 120 4,05 Одна мутная фаза
2 99 1 450 520 580 128 4,10
3 97 3 455 525 575 130 4,15
4 95 5 463 530 565 135 4,20
5 93 7 470 535 560 130 4,25
6 90 10 475 543 555 120 4,35
7 85 15 480 445 550 110 4,40 Стекло кристалл
Таблица 4.Некоторые физико-химические свойства стекол системы Ав2аз- Руа (закалка на воздухе).
№ п/п Состав (моль %) Термические эффекты нагревания, Т, К Микротвёрдость, Иц,кг/мм2 Плотность d, г/см3 Результаты МСА
AS2S3 DyS Тст., К Ткр, К Тп., К
1 100 0 440 470 580 118 3,75 Одна мутная фаза
2 97 3 445 478 510 125 3,80
3 95 5 448 480 495 130 3,85
4 93 7 453 485 475 135 3,90
5 90 10 455 495 470 140 3,95
6 85 15 465 475 105 4,15 Стекло кристалл
Разрез AS2S3- DyS. Сплавы синтезированы по разработанному режиму который указаны для систем AS2S3- Dy. После определения области стеклообразования сплавы подвергались исследованию методами ДТА, РФА, МСА, а также изучены плотности и микротвёрдости сплавов до отжига.
Результаты исследования сплавов системы в стеклообразном виде приведены в таблице 4 и 5.
64_Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #3 (60), 2019
Таблица 5.Некоторые физико-химические свойства стекол системы Ав2Я3- БуЯ (закалка в воду).
№ п/п Состав (моль %) Термические эффекты нагревания, Т, К Микротвёрдость кг/мм2 Плотность d, г/см3 Результаты МСА
Ав28з БуЯ Тст., К Ткр, К Тп., К
1 100 0 440 470 580 118 3,75 Одна мутная фаза
2 97 3 448 475 550 123 3,79
3 95 5 453 483 545 128 3,81
4 93 7 457 487 555 132 3,85
5 90 10 465 490 568 137 3,90
6 85 15 475 495 585 140 3,95
7 80 20 485 510 597 105 4,01
8 75 25 490 515 605 90 4,1 Стекло кристалл
Разрез А828з-Оу28з.Сплавы разрезы синтезированы по режиму указанному для сплавов системы АБ28з-Оу и Ав2Я3-Бу8. Закалка тоже было проведено на воздухе и в холодную воду. На внешний вид сплавы получались в стеклообразном виде. Изучены макроскопические свойства стекол который приведены на табл. 6 до отжига (закалкой на воздухе).
Таблица б.Физико-химические свойства стекол системы Ав2Я3- Ру:Я3 (охлаждения на воздухе).
№ п/п Состав (моль %) Термические эффекты нагревания, Т, К Микротвёрдость Иц, кг/мм2 Плотность d, г/см3
Ав2Я3 Бу2Я3 Тст., К Ткр, К Тп., К
1 100 0 440 475 580 120 3,75
2 97 3 448 480 565 125 3,83
3 95 5 455 485 510 128 3,85
4 93 7 460 495 485 135 3,94
5 90 10 465 510 470 143 4,01
6 85 15 480 515 485 140 4,25
7 80 20 495 520 490 135 4,32
Как видно из графика зависимости (рис. 1-а,Ь, с) значения микротвердости, плотности и Тст. (температура стеклообразования) увеличивается с увеличением концентрации в составе стекол (рис.1).
2 4 6 8 10 12 14 16 моль % 1>у^ <
Рис. 1.Зависимость макроскопических свойств стекол системы As2Sз- от состава.
При введении Бу в состав стекол можно ожидать образование следующих координационных валентных связей
Тригональные структурные группировки Аб8з/2 переходят в тетрагональную структуру типа БуА888/2. Увеличение значения макроскопических свойств указывает на образование новых структурных единиц.
Сплавы на основе Аб28з получены в виде вишнево-красного цвета. Полученные стекла устойчивы на воздухе, в минеральных кислотах не растворяются.
Для выяснения характера фазового равновесия в тройной системе Бу - АБ - 8 полученные нами стеклообразные сплавы подвергались изотермическому отжигу. Температура отжига было взята из термограмм соответствующих сплавов и составляет 470 К, а время отжига 25 часов.
После кристаллизации сплавов они подвергались исследованию методами физико-химического анализа. Результаты физико-химического анализа после отжига сплавов системы Аб28з- Бу28з представлены в таблице 7.
Таблица 7.Некоторые физико-химические свойства сплавов разреза Ав28з- Ру:8з (после отжига).
№ п/п Состав, моль % Термические эффекты нагревания, Т, К Микротвёрдость, МПа Плотность а, 103кг/м3
АБ28З Бу28з I фаза Аб28з II фаза БуА88з Бу28з
1 100 - 585 850 - - 3,25
2 99 1 550,578 900 - - 3,28
3 97 3 520,570 880 - - 3,34
4 95 5 520,560 900 - - 3,48
5 93 7 520,555 870 - - 3,60
6 90 10 520,545 900 - - 3,74
7 88 12 520 900 - - 3,96
8 85 15 520,585 Эвтект. Эвтек. - 4,05
9 80 20 520,580 Не пром. - - 4,17
10 78 22 520,580 - 1900 - 4,19
11 75 25 520,685 - 1900 - 4,21
12 70 30 520,815 - 1900 - 4,32
13 65 35 520,980. 1115 - 1950 - 4,43
14 60 40 980,1100 - 1900 - 4,52
15 55 45 980,1180 - 1980 - 4,68
16 50 50 980,1360 - 1980 - 4,95
17 40 60 980,1600 - - - 5,18
18 30 70 980,1800 - - 4700 5,52
19 20 80 980,1900 - - 4800 5,82
20 10 90 980,1985 - - 4750 -
21 - 100 2125 - - 4800 -
На основе результатов, полученных вышеуказанными методами, построена Т-Х диаграмма разреза А528з-Бу28з (рис. 2).
ьй
2125^''
ж * Ж + йу^э
/ 980
Ж+ а
/ Ж + БуА^з 1)\ Л1X1 + ОугЯз
я > о * а а 0
/ а+БуА^э
.\S2S3 20 40 60 80 ТК^з
моль %
Рис. 2. Диаграмма состояния разреза As2Sз- Ву^3.
Соединение БуАвЯ3 образуется по перитекти-ческой реакции при 980К.
Ж + Бу28з ^ БуАз8з Эвтектика в системе характеризуется следующим фазовым равновесием при 520К Ж ^ а + БуА«8з С целью определения границы области твердых растворов на основе Ав2Я3 были синтезированы дополнительные серии сплавов с содержанием 0,5^5 моль% Бу2Я3. Сплавы выдерживали в течении 50 часов при температурах 400, 450, 500 К. После описанной термообработки изучена их микроструктура. Установлено, что граница области твердых растворов составляет 1,5 моль % Бу2Я3 при 300 К, а при эвтектической температуре 520 К расширяется и соответствует 4 моль% Бу2Я3.
Таким образом установлено, что исследованный разрез является квазибинарным сечением тройной системы Бу - Ав - Я, в нём образуется соединения состава БуАвЯ3 кристаллизующейся в ромбическом сингонии типа ЯЬ2Я3, а = 13,1, Ь = 12,25, с = 4,1.
Список литературы.
1. Dreros R.E., Zallen R., Keener K.C. Optimal properties anod electronic structure of Crystall phys.: Soe. 1969, 13, №3, 454 p.
2. Freriehs R. New optical glasses with good transparence in the infrared // J.opt. Soc.Asner, 1953, 43, №6, pp.1153-1157.
3. Ильяслы Т.М., Рустамов П.Г., Мамедова А.А. Стеклообразные и аморфные свойства стекол системы Yb-As-Se / Материалы конференции «Аморфные полупроводники-84»: Габрово, 108 с.
4. Ильяслы Т.М., Садыгов Ф.М. Закономерности образования в системах A2X3-SmX, где A -As, Sb, Bi.; X - S, Se, Te // ЖНХ, 1990, т.35, №11, с. 2276-2279.
5. Дембовский С.А. Сопоставление свойств халькогенидных соединений // Изв.АН СССР, Неорган. Материалы: 1969, т.5, №3, с.463-467.
6. Дембовский С.А. Взаимосвязи диаграмм состояния с катализационной способностью и структурой халькогенидных стекол / Тезисы докл. ГУ Всесоюзный симпозиум по стеклообразным халькогенидным полупроводникам / Л.: Наука, 1967,13 с.
7. ilyasli T.M., Huseynova A.N., Xudiyeva A.Q. Eu-As-Se sisteminda §и§э!э§тэ kimyasinin aktul problemlari / IV Respublika konfransi, 2004, 150 s.
