.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Открытый доступ
Только для подписчиков
Точечные дефекты в сложных неорганических соединениях, обращенные шпинели, эффекты Киркендалла ‒ Френкеля
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-5-83-92
Аннотация
Новые технологии требуют новых материалов. Одним из путей поиска таких материалов является использование нормальных, обращенных и частично обращенных материалов, например шпинелей. Рассмотрены некоторые такие соединения у кислородсодержащих шпинелей, в частности магнитных материалов. При обращении шпинелей часто возникают дефекты структуры, в том числе антиструктурный обмен катионами. Рассмотрено получение в алюмомагнезиальной шпинели и муллите твердых растворов, которые не представлены на диаграмме состояния, но имеют при синтезе сложного оксида более высокий коэффициент диффузионного массопереноса. У шпинели ― это MgO, у муллита ― SiO2. Для этого в материалы вводят добавки и применяют эффект Киркендалла ‒ Френкеля. Пока нет полной уверенности, что это не композиты, в которых материал с высоким коэффициентом диффузионного массопереноса распределен в матрице из основного сложного оксида (MgO·Al2O3 или 3Al2O3·2SiO2). Применение этих подходов может расширить область поиска материалов для разных применений.
Об авторе
А. В. БеляковРоссия
д. х. н.
Москва
Список литературы
1. Poornaprakash, B. Robust ferromagnetism of ZnO : : (Ni + Er) diluted magnetic semiconductor nanoparticles for spintronic applications / B. Poornaprakash, S. Ramu, K. Subramanyam [et al.] // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47, № 13. ― P. 18557‒18564.
2. Mir, S. A. Systematic study of ferromagnetic phase stability of Co-based Heusler materials with high figure of merit: Hunt for spintronics and thermoelectric applicability / S. A. Mir, D. C. Gupta // J. Alloys Compd. ― 2020. ― P. 105330-1‒105330-12.
3. Mir, S. A. Exploration of uranium double perovskites Ba2MUO6 (M = Co, Ni) for magnetism, spintronic and thermoelectric applications / S. A. Mir, D. C. Gupta // J. Magn. Mater. ― 2020. ― Vol. 493. ― P. 165722-1‒165722-7.
4. Огнев, А. В. Спинтроника: физические принципы, устройства, перспективы: обзор / А. В. Огнев, А. С. Самардак // Вестник ДВО РАН. ― 2006. ― № 4. ― С. 70‒80.
5. Anbuselvan, D. Room temperature ferromagnetic behavior of nickel-doped zinc oxide dilute magnetic semiconductor for spintronics applications / D. Anbuselvan, S. Nilavazhagan, A. Santhanam [et al.] // Physica E: Low-dimensional systems and nanostructures. ― 2021. ― Vol. 129. ― P. 1146‒1165.
6. Войтович, И. Д. Спинтроника и ее вклад в элементную базу информатики. Ч. 1 / И. Д. Войтович, В. М. Корсунский // Математичні машини і системи. ― 2014. ― № 1. ― С. 3‒21.
7. Войтович, И. Д. Спинтроника и ее вклад в элементную базу информатики. Ч. 2 / И. Д. Войтович, В. М. Корсунский // Математичні машини і системи. ― 2014. ― № 2. ― С. 3‒21.
8. Ковтуненко, П. В. Особенности дефектообразования в шпинелях при кислородной нестехиометрии (обзор) / П. В. Ковтуненко // Стекло и керамика. ― 1997. ― № 5. ― С. 9‒15.
9. Князева, С. С. Строение и физико-химические свойства сложных оксидов со структурой шпинели: дис. … канд. хим. наук / С. С. Князева. ― Нижний Новгород, 2015. ― 125 с.
10. Иванова, И. В. Анализ структурных механизмов образования низкосимметричных фаз шпинели / И. В. Иванова // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». ― 2019. ― № 1. ― С. 1‒8. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2019/5815.
11. Рощин, А. В. Расчет параметров структуры и энтальпии образования хромшпинелей / А. В. Рощин, А. Г. Рябухин, В. Е. Рощин [и др.] // Вестник КУУрГУ. ― 2006. ― № 10. ― С. 32‒37.
12. Бляссе, Ж. Кристаллохимия феррошпинелей / Ж. Бляссе. ― М. : Металлургия, 1968. ― 184 с.
13. Крегер, Ф. Химия несовершенных кристаллов / Ф. Крегер. ― М. : Мир, 1969. — 654 с.
14. Крупичка, С. Физика ферритов / С. Крупичка. ― М. : Мир, 1976. ― 353 с. т. 1 ; ― 504 с. т. 2.
15. Резницкий, Л. А. Энергия предпочтения ионов и энергетика координационных полиэдров // Итоги науки и техники / ВИНИТИ / Л. А. Резницкий, А. С. Гузей. ― 1978. ― Т. 4. ― С. 79‒115.
16. Резницкий, Л. А. Калориметрия твердого тела / Л. А. Резницкий ― М. : Изд-во МГУ, 1981. ― 184 с.
17. Резницкий Л. А. Энергетика координационных полиэдров / Л. А. Резницкий // Итоги науки и техники / ВИНИТИ. ― 1984. ― Т. 6. ― С. 3‒42.
18. Devis P. K. Quantitative correlations of deviations from ideality in binary and pseudobinary solid-solutions / P. K. Devis, A. Navrotsky // Sol. State Chem. ― 1981. ― Vol. 38, № 2. — P. 264‒276.
19. Dunitz, J. D. Electronic properties of transition metal oxides. I. Distortions from cubic symmetry / J. D. Dunitz, L. E. Orgel // Phys. Chem. Sol. ― 1957. ― № 3. ― P. 20‒29.
20. Me Clur, D. S. Electronic properties of transition metal oxides. II. Cation distribution amongst octahedral and tetrahedral sites / D. S. Me Clur // Phys. Chem. Sol. ― 1957. ― № 3. ― P. 311‒317.
21. Шубин, М. С. Расчет энергии предпочтения в кристаллах со структурой шпинели методом МО ЛКО и кластерных компонентов на основе выделения октаи тетрафрагментов : автореф. дис. … канд. хим. наук / М. С. Шубин. ― Волгоград, 1982. ― 25 с.
22. Третьяков, Ю. Д. Химия нестехиометрических оксидов / Ю. Д. Третьяков. ― М. : Изд-во МГУ, 1973. ― 364 с.
23. Хариф, Я. Л. Термодинамика нестехиометрических халькогенидов свинца и кадмия / Я. Л. Хариф, П. В. Ковтуненко, А. А. Майер // Термодинамика и материаловедение полупроводников. ― Металлург. ― 1992. ― С. 247‒272.
24. Ковтуненко, П. В. Нестехиометрия окислов щелочно-земельных металлов / П. В. Ковтуненко, Я. Л. Хариф // Успехи химии. — 1979. — Т. 48, вып. 31. — С. 448‒480.
25. Shannon, R. D. Effective ionic radii in oxides and fluorides / R. D. Shannon, С. Т. Prewitt // Acta Cryst. ― 1969. ― Vol. 25. ― Р. 925‒946.
26. Коллонг, Р. Нестехиомегрия / Р. Коллонг. ― М. : Мир, 1974. ― 288 с.
27. Бацанов, С. С. Экспериментальные основы структурной химии / С. С. Бацанов. ― М. : Изд- во стандартов, 1986. ― 239 с.
28. Хакен, Г. Синергетика / Г. Хакен ; пер. с англ. В. И. Емельянова ; под ред. Ю. Р. Климонтовича и С. М. Осовца. ― М. : Мир, 1980. ― 405 с.
29. Беляков, А. В. Синергетический и квазихимический подходы в технологии керамики / А. В. Беляков // Стекло и керамика. ― 2003. ― № 9. ― С. 21‒27.
30. Smigelscas, A. D. Zn diffusion in α-brass / A. D. Smigelscas, E. D. Kirkendall // Trans. AIME. ― 1946. ― Vol. 13, № 7. ― P. 2171‒2173.
31. Пинес, Б. Я. Самодиффузия и гетеродиффузия в неоднородных пористых телах. Ч. II. Прямой и обратный эффект Френкеля / Б. Я. Пинес, А. Ф. Сиренко // ЖТФ. ― 1958. ― Т. 28, № 8. ― С. 1748‒1952.
32. Беляков, А. В. Синтез MgAl2O4 с избытком оксида магния при изменении скоростей массопотоков катионов / А. В. Беляков, П. П. Файков, А. Н. Цвигунов [и др.] // Стекло и керамика. ― 2006. ― № 2. ― С. 14‒19.
33. Андрианов, Н. Т. Спекаемость шпинельных порошков, полученных золь-гель методом / Н. Т. Андрианов, П. П. Файков // Тр. междунар. научно-практической конф. «Наука и технология силикатных материалов ― настоящее и будущее». Т. 2. ― СПб. : Изд-во Центра профессионального обновления «Информатизация образования», 2003. ― С. 119‒124.
34. Балкевич, В. Л. Керамика на основе твердых растворов кремнезема в муллите / В. Л. Балкевич, А. В. Беляков, Е. Р. Менькова [и др.] // Тр. МХТИ им. Д. И. Менделеева. ― 1985. ― Вып. 137. ― С. 77‒87.
35. Беляков, А. В. Твердые растворы оксида кремния в муллите / А. В. Беляков // Стекло и керамика. ― 2003. ― № 12. ― С. 17‒20.
36. Торопов, Н. А. Диаграммы состояния силикатных систем / Н. А. Торопов, В. П. Барзаковский, В. В. Лапин [и др.]. ― Л. : Наука, 1969. ― 546 с.
37. Галахов, Ф. Я. Характер плавления муллита 3Al2O3·2SiO2 / Ф. Я. Галахов // Изв. АН СССР. Неорган. матер. ― 1980. ― Т. 16, № 2. ― С. 305‒308.
38. Askay I. A. Mullite for structural, electronic and optical applications / I. A. Askay, D. M. Dabbs, М. Sarikaya // J. Am. Ceram. Soc. ― 1991. ― Vol.74, № 10. ― P. 2343‒2358.
39. Konopicky, K. Einfluss einer reduzierender Atmosphare auf den Aufban von Mullit mit Sauerstoffdefizit / K. Konopicky, J. Patzak // Deut. Keram. Ges. ― 1974. ― Bd 51, № 10. ― S. 258‒290.
40. Chaudhuri S. P. The distinction between mullite and silimanite : a review / S. P. Chaudhuri // Interceram. ― 1981. ― Vol. 30, № 4. ― P. 404‒406.
41. Канцерова, М. Р. Влияние структурно-размерного фактора на каталитические свойства сложных оксидных композиций в реакции глубокого окисления метана / М. Р. Канцерова, С. Н. Орлик // Кинетика и катализ. ― 2007. ― Т. 48, № 3. ― С. 438‒453.
42. Kameoka S. Self-assembled porous nano-composite with high catalytic performance by reduction of tetragonal spinel CuFe2O4 / S. Kameoka, T. Tanabe, A. P. Tsai // Applied Catalysis A: General. ― 2010. ― Vol. 375, № 1. ― P. 163‒171.
43. Ferrandon, M. Bimetallic Ni‒Rh catalysts with low amounts of Rh for the steam and autothermal reforming of n-butane for fuel cell applications / M. Ferrandon, A. J. Kropf, T. Krause // Applied Catalysis A: General. ― 2010. ― Vol. 379, № 1/2. ― P. 121‒128.
44. Lorentzou, S. Aerosol spray pyrolysis synthesis of water-splitting ferrites for solar hydrogen production / S. Lorentzou, C. C. Agrafiotis, A. G. Konstandopoulos // Granular Matter. ― 2008. ― Vol. 10. ― P. 113‒122.
45. Sameeh, M. Cation distribution, composition effect on magnetic and electrical properties of nano ZnMn2‒xCrxO4 (x = 0, 1, 2) / M. Sameeh, M. Khairy, T. Esawy [et al.] // J. Мater. Res. Technol.. ― 2022. ― Vol. 19. ― P. 877‒898.
46. Пенкаля, Т. Очерки кристаллохимии / Т. Пенкаля. ― Л. : Химия, 1974. ― 496 с.
47. Яроцкая, Е. Г. Муллит и его изоморфные замещения : обзор / Е. Г. Яроцкая, П. П. Федоров // Конденсированные среды и межфазные границы. ― 2018. ― Т. 20, № 4. ― C. 537‒544.
48. Cameron, W. E. Mullite a substituted alumina / W. E. Cameron // Am. Mineralogist. ― 1977. ― Vol. 62. ― P. 747‒755.
49. Padlewski, S. A. Microscopic model for a very stable incommensurate modulated structure: mullite / S. А. Padlewski, V. Heine, G. D. Price // J. Phys.: Condens. Matter. ― 1993. ― Vol. 5. ― P. 3417‒3430.
50. Федоров, П. П. Условия образования бертоллидных фаз / П. П. Федоров // Журн. неорган. химии. ― 2012. ― Т. 57. ― C. 1033‒1043.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Беляков А.В. Точечные дефекты в сложных неорганических соединениях, обращенные шпинели, эффекты Киркендалла ‒ Френкеля. Новые огнеупоры. 2024;(5):83-92. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-5-83-92
For citation: Belyakov A.V. Point defects in complex inorganic compounds, spinel inverted, Kirkendall ‒ Frenkel effects. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2024;(5):83-92. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2024-5-83-92
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.