Synthesis and thermal properties of the nanoand macro-crystalline Bi5FeTi3O15 ceramic materials


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-29-33

Full Text:




Abstract

The synthesis conditions' influence on the development, thermal behavior, and sintering characteristics was investigated for the nanoand macro-crystalline Bi5FeTi3O15 ceramic materials which had the structure of the perovskite-like four-layered Aurivillius phase. It was shown that the beginning of grains sintering is consistent with the beginning of the surface phase melting, given that the surface phase composition can be governed by the initial mixture's chemical composition changing. The temperatures of crystallization, phase transition, decomposition, sintering activation were defined, as well as the thermal coefficient of the linear expansion of the produced materials was determined.

About the Author

N. A. Lomanova
ФГБУН «Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН»
Russian Federation


References

1. Jiagang, Wu. Multiferroic bismuth ferrite-based materials for multifunctional applications: Ceramic bulks, thin films and nanostructures / Jiagang Wu, Zhen Fan, Dingquan Xiao, Jianguo Zhu, John Wang // Progr. Mater. Sci. ― 2016. ― Vol. 84. ― P. 335‒340. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2016.09.001

2. Ansari, M. I. H. Frontiers, opportunities, and challenges in perovskite solar cells : A critical review / M. I. H. Ansari, A.Qurashi, M. K. Nazeeruddin // J. Photochem. Photobiol. C : Photochem. Rev. ― 2018. ― Vol. 35. ― P. 1‒24. DOI: 10.1016/j.jphotochemrev.2017.11.002

3. Aurrivillius, B. Mixed bismuth oxides with layer lattices I / B. Aurrivillius // Ark. Kemi. ― 1949. ― Bd. 1, № 1. ― P. 463‒471.

4. Keeney, L. Magnetic field‐induced ferroelectric switching in multiferroic aurivillius phase thin films at room temperature / L. Keeney, T. Maity, M. Schmidt [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2013. ― Vol. 96. ― P. 2339‒2357. DOI: 10.1111/jace.12467

5. Pikula, T. Magnetic properties and magnetoelectric coupling enhancement in Bi5Ti3FeO15 ceramics / T. Pikula, J. Dzik, P. Guzdek [et al.] // Ceram. Int. ― 2017. ― Vol. 43, № 14. ― P. 11442‒11449. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.06.008

6. Birenbaum, A. Y. The potentially multiferroic Aurivillius phase Bi5Ti3FeO15: cation site preference, electric polarization, and magnetic coupling from first principles / A. Y. Birenbaum, C. Ederer // Phys. Rev. B. ― 2014. ― Vol. 90, № 21. ― P. 214109‒214112. DOI: 10.1103/PhysRevB.90.214109

7. Смоленский, Г. А. Новая группа сегнетоэлектриков (со слоистой структурой) I / Г. А. Смоленский, В. А. Исупов, А. И. Аграновская // Физика твердого тела. ― 1959. ― Т. 1 ― С. 169, 170.

8. Ломанова, Н. А. Термическое поведение слоистых перовскитоподобных соединений в системе Bi4Ti3O12 – BiFeO3 / Н. А. Ломанова, В. Л. Уголков, В. В. Гусаров // Физика и химия стекла. ― 2007. ― Т. 33, № 6. ― С. 608‒612. DOI: 10.1134/S1087659607060120

9. Ломанова, Н. А. Фазовые состояния в разрезе Bi4Ti3O12‒BiFeO3 системы Bi2O3‒TiO2‒Fe2O3 / Н. А. Ломанова, В. В. Гусаров // Журнал неорганической химии. ― 2011. ― Т. 56, № 4. ― С. 661‒665. DOI: 10.1134/S0036023611040188

10. Морозов, М. И. Особенности реакции образования BiFeO3 в смеси оксидов висмута и железа (III) / М. И. Морозов, Н. А. Ломанова, В. В. Гусаров // Журнал общей химии. ― 2003. ― Т. 73, № 11. ― С. 1772‒1776. DOI: 10.1023/B:RUGC.0000018640.30953.70

11. Valant, M. Peculiarities of a solid-state synthesis of multiferroic polycrystalline BiFeO3 / M. Valant, A.-K. Axelsson, N. Alford // Chem. Mater. ― 2007. ― Vol. 19. ― P. 5431‒5436. DOI: 10.1021/cm071730+

12. Rojac, T. BiFeO3 сeramics: processing, electrical, and electromechanical properties / T. Rojac, A. Bencan,B. Malic [et al.] // J. Am. Ceram. Soc. ― 2014. ― Vol. 97. ― P. 1993‒2011. DOI: 10.1111/jace.12982

13. Hervoches, Ch. H. Structural behavior of the fourlayer Aurivillius-phase ferroelectrics SrBi4Ti4O15 and Bi5Ti3FeO15 / Ch. H. Hervoches, A. Snedden, R. Riggs [et al.] // J. Sol. St. Chem. ― 2002. ― Vol. 164. ― P. 280‒291. DOI: 10.1006/jssc.2001.9473

14. Ломанова, Н. А. Формирование и термические свойства нанокристаллического Bi4Ti3O12 / Н. А. Ломанова, М. В. Томкович, В. Л. Уголков, В. В. Гусаров // Журн. прикл. хим. ― 2017. ― Т. 90, № 6. ― С. 673‒679. DOI: 10.1134/S1070427217060015

15. Морозов, М. И. Синтез соединений Am‒1Bi2MmO3m+3 в системе Bi4Ti3O12‒BiFeO3 / М. И. Морозов, В. В. Гусаров // Журнал неорганической химии. ― 2002. ― Т. 38, № 7. ― С. 867‒874. DOI: 10.1023/A:1016252727831


Supplementary files

For citation: Lomanova N.A. Synthesis and thermal properties of the nanoand macro-crystalline Bi5FeTi3O15 ceramic materials. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(6):29-33. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-29-33

Views: 422

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)