Вплив заміщення атомів гадолінію на будову двошарової структури скандатів BaGd2–хDyxSc2O7

Ю.О. Тітов; В.В. Чумак

doi:10.15407/dopovidi2024.02.051

Автор(и)

Ю.О. Тітов Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-9900-3751
В.В. Чумак Житомирський державний університет ім. Івана Франка, Житомир, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.02.051

Ключові слова:

сполуки типу An+1BnO3n+1, шарувата перовськітоподібна структура, ізоморфізм, рентге- нівська порошкова дифрактометрія

Анотація

Методами рентгенівської порошкової дифракції встановлено умови ізовалентного заміщення атомів Gd на атоми Dy в А-позиції двошарової перовськітоподібної структури BaGd₂Sc₂O₇за типом BaGd₂–xDyxSc₂O₇: 0 < x ≤ 0,4. Методом Рітвельда визначено тетрагональну (просторова група P42/mnm) кристалічну структуру фаз BaGd₂−xDyxSc₂O₇з x = 0,2 та 0,4. Основою кристалічної структури BaGd₂–xDyxSc₂O₇ є двовимірні (нескінченні в площині XY) перовськітоподібні блоки завтовшки в два шари сполучених вершинами деформованих октаедрів ScO₆. Атоми Ba розташовані лише в позиції 4f всередині перовськітоподібного блока, а атоми рідкісноземельних елементів — лише в позиції 8j на межі перовськітоподібних блоків. Суміжні перовськітоподібні блоки розділені шаром поліедрів (Gd,Dy)О₉ і утримуються разом за допомогою міжблокових зв`язків —O—(Gd,Dy)—O—. Встановлено, що ізовалентне заміщення атомів Gd на менші за розміром атоми Dy призводить до збільшення ступеня деформації міжблокових поліедрів (Gd,Dy)О₉. Такі зміни структури зумовлюють дестабілізацію міжблокового “зшиття” і є одними з основних причин руйнування шаруватої перовськітоподібної структури фаз BaGd₂–xDyxSc₂O₇ при х > 0,4. Результати дослідження можуть бути використані для цілеспрямованого регулювання структурно залежних властивостей матеріалів на основі скандату BaGd₂Sc₂O₇.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Schaak, R. E. & Mallouk, T. E. (2002). Perovskites by design: a toolbox of solid-state reactions. Chem. Mater., 14, No. 4, pp. 1455-1471. https://doi.org/10.1021/cm010689m

Ding, P., Li, W., Zhao, H., Wu, C., Zhao, L., Dong, B. & Wang, S. (2021). Review on Ruddlesden—Popper perovskites as cathode for solid oxide fuel cells. J. Phys.: Materials, 4, No. 2, 022002. https://doi.org/10.1088/2515- 7639/abe392

Xiao, H., Liu, P., Wang, W., Ran, R., Zhou, W. & Shao, Z. (2020). Ruddlesden—Popper perovskite oxides for photocatalysis-based water splitting and wastewater treatment. Energy Fuels, 34, No. 8, pp. 9208-9221. https:// doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c02301

Kim, I.-S., Nakamura, T. & Itoh, M. (1993). Humidity sensing effects of the layered oxides SrO·(LaScO3)n (n = 1, 2, ∞). J. Ceram. Soc. Jap., 101, No. 1175, pp. 800-803. https://doi.org/10.2109/jcersj.101.800

Kamimura, S., Yamada, H. & Xu, C.-N. (2012). Strong reddish-orange light emission from stress-activated

+

Srn+1SnnO3n+1:Sm

(n = 1, 2, ∞) with perovskite-related structures. Appl. Phys. Lett., 101, No. 9, 091113.

https://doi.org/10.1063/1.4749807

Titov, Y. O., Belyavina, N. M., Markiv, V. Ya., Slobodyanik, M. S., Krayevska, Ya. A. & Chumak, V. V. (2009). Synthesis and determination of the crystal structure of layer scandates SrLn2Sc2O7. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 3, pp.155-161 (in Ukrainian).

Titov, Y. O., Belyavina, N. M., Markiv, V. Ya., Slobodyanik, M. S., Krayevska, Ya. A., Yaschuk, V. P. & Chumak,

V. V. (2009). Synthesis and crystal structure of BaLn2Sc2O7. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 5, pp.172-178 (in Ukrainian).

Titov, Y., Belyavina, N., Slobodyanik, M., Nakonechna, O. & Strutynska, N. (2021). Effect of strontium atoms substitution on the features of two-slab structure of Sr1−xCaxLa2Sc2O7 scandates. Fr.-Ukr. J. Chem., 9, No. 1,

pp. 44-50. https://doi.org/10.17721/fujcV9I1P44-50

Titov, Y. O., Belyavina, N. M., Slobodyanik, M. S., Chumak, V. V. & Nakonechna, O. I. (2019). Synthesis and

crystal structure of isovalently substituted slab SrLa2−xDyxSc2O7 scandates.. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, No. 6, pp. 228-235 (in Ukrainian). https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-127-6-228-235

Titov, Y. A., Chumak, V. V. & Tymoshenko, M. V. (2022). Synthesis and crystal structure of two-slab scandates

BaLa2—xDyxSc2O7. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 3, pp. 68—76 (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/ dopovidi2022.03.068

Dashevskyi, M., Boshko, O., Nakonechna, O. & Belyavina, N. (2017). Phase transformations in equiatomic Y—Cu powder mixture at mechanical milling. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 4, pp. 541-552. https:// doi.org/10.15407/mfint.39.04.054

Kurtz, S. K. & Perry, T. T. (1968). A powder technique for the evaluation of nonlinear optical materials. J. Appl. Phys., 39, No. 8, pp. 3798-3813. https://doi.org/10.1063/1.1656857

Shannon, R. D. (1976). Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst., A32, No. 5, pp. 751-767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551

Brown, I. D.& Altermatt, D.(1985). Bond-valenceparameters obtained froma systematic analysis ofthe inorganic crystal structure database. Acta Cryst., B41, No. 4, pp. 244-247. https://doi.org/10.1107/S0108768185002063