Исследован процесс фазообразования нового сурьмяного пирохлора (пр. гр. Fd-3m) состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? в ходе твердофазного синтеза из оксидных прекурсоров. Процесс твердофазного синтеза сурьмяного пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? представляет собой сложный многоступенчатый процесс. Показано, что активное взаимодействие оксидных прекурсоров происходит при температуре выше 600 ?С, в результате которого образуется первичная промежуточная фаза Bi3SbO7. Оксидные прекурсоры, в том числе оксиды висмута (III) и сурьмы (III, V), фиксируются в образце в индивидуальном состоянии до температуры 750 ?С, выше которой формируется стабильная до 900 ?С кубическая фаза Bi3M2/3Sb7/3O11 (пр. гр. Pn-3). Фаза пирохлора в образце проявляется при 650 ?С, значительный рост доли пирохлора происходит при температуре 850 ?С и выше. Фазовочистый пирохлор образуется при 950…1050 ?С. При температуре 1050 ?С происходит спекание мелкозернистой керамики, формируется малопористая микроструктура за счет срастания мелких зерен с образованием укрупненных кристаллитов с продольным размером 2…4 мкм. Параметр элементарной ячейки пирохлора в интервале 650…1050 ?С изменяется немонотонно, при 800 ?С фиксируется минимальное значение 10,464 ?, постоянная ячейки фазовочистого пирохлора состава Bi2,7Zn0,46Ni0,70Sb2O10 + ? равна 10,474 ?.
Руслана Александровна Симпелева – бакалавр кафедры химии, Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар, Россия
Кристина Николаевна Паршукова – магистр кафедры химии, Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар, Россия
Борис Александрович Макеев – кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории структурной и морфологической кристаллографии, Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия
Роман Иванович Королев – старший преподаватель кафедры радиофизики и электроники, Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар, Россия
Надежда Алексеевна Жук – кандидат химических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории керамического материаловедения, Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар, Россия
1. Giampaoli G., Siritanon T., Day B., et al.Temperature in-dependent low loss dielectrics based on quaternary pyrochlore oxides // Prog. Solid State Chem. 2018. V. 50. P. 16 – 23.
2. Huiling D., Xi Y. Structural trends and dielectric properties of Bi-based pyrochlores // J. Materials Science: Materials in Electronics. 2004. V. 15. P. 613 – 616.
3. Murugesan S., Huda M. N., Yan Y., et al. Band-engineered bismuth titanate pyrochlores for visible light photocatalysis // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 10598 ? 10605.
4. Valant M., Babu G. S., Vrcon M., et al. Pyrochlore range from Bi2O3–Fe2O3–TeO3 system for LTCC and photocatalysis and the crystal structure of new Bi3(Fe0.56Te0.44)3O11 // J. Am. Ceram. Soc. 2011. V. 95. P. 644 – 650.
5. Egorysheva A. V., Gajtko O. M., Rudnev P. O., et al. Synthesis of Bi–Fe–Sb–O pyrochlore nanoparticles with visible-light photocatalytic activity // Eur. J. Inorg. Chem. 2016. V. 2016, No. 13–14. P. 2193 – 2199.
6. Miles G. C., West A. R. Pyrochlore phases in the system ZnO–Bi2O3–Sb2O5: I. Stoichiometries and phase equilibria // J. Am. Ceram. Soc. 2006. V. 89. P. 1042 – 1046.
7. Jusoh F. A., Tan K. B., Zainal Z., et al. Novel pyrochlore-structured bismuth iron antimonates: Structural, impedance and electrochemical studies // Results in Physics. 2021. V. 27, No. 104542.
8. Whitaker M. J., Marco J. F., Berry F. J., et al. Structural and magnetic characterisation of the pyrochlores Bi2?xFex(FeSb)O7, (x = 0,1, 0,2, 0,3), Nd1,8Fe0,2(FeSb)O7 and Pr2(FeSb)O7 // Journal of Solid State Chemistry. 2013. V. 198. P. 316 – 322.
9. Rahman R. A. U., Ruth D. E. J., Ramaswamy M. Emerging scenario on displacive cubic bismuth pyrochlores (Bi, M)MNO7-? (M = transition metal, N = Nb, Ta, Sb) in context of their fascinating structural, dielectric and magnetic properties // Ceramics International. 2020. V. 46, No. 10. P. 14346 – 14360.
10. Nino J. C., Lanagan M. T., Randall C. A. Phase formation and reactions in the Bi2O3–ZnO–Nb2O5–Ag pyrochlore system // J. Mater. Res. 2001 V.16. P. 1460 – 1464.
11. Zanetti S. M., S. A. da Silva, Thim G. P. A chemical route for the synthesis of cubic bismuth zinc niobate pyrochlore nanopowders // J. Sol. St. Chem. 2004. V.177. P. 4546 – 4551
12. Murav’ev V. A., Makeev B. A., Krzhizhanovskaya M. G., et al. Synthesis of Bi2NiTa2O9 with pyrochlore structure // Glass and Ceramics.2022. V. 79. P. 70 – 74.
13. Zhuk N. A., Makeev B. A., Krzhizhanovskaya M. G., Korolev R. I. Effect of magnesium and zinc on phase formation of pyrochlore-type Bi2Mg(Zn)1-хMxTa2O9.5-? (M-Cr, Fe) ceramics // Ceramics International. 2023. V. 49, No. 3. P. 5496 – 5509.
14. Zhuk N. A., Kovalenko S. Y., Korolev R. I., et al. features of phase formation of pyrochlore-type ceramics Bi2Mg(Zn)1-xNixTa2O9 // ACS Omega. 2023. V. 8. P. 11351 – 11363.
15. Akselrud L. G., Grin Yu. N., Zavalij P. Yu., et al. CSD-universal program package for single crystal or powder structure data treatment // Thes. Rep. XII Eur. Crystallogr. Meet. 1989. P. 155.
16. Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Crystallogr. А. 1976. V. 32. P. 751 – 767.
17. Levin E. M., Roth R. S. Polymorphism of bismuth sesquixide. II. Effect of oxide additions on the polymorphism of Bi2O3 // J. Res. Nat. Bur. Stand.A Phys. Chem. 1964. V. 68A. P. 189 – 206.
18. Pang L.-X., Zhou D., Wang H., et al. Phase evolution and microwave dielectric properties of Bi3SbO7 ceramic // J. Phys. Chem. Solids. 2011. V. 72, No. 7. P. 882 – 885.
19. Subramanian M. A., Aravamudan G., Subba Rao G. V. Oxide pyrochlores – a review // Prog. Solid State Chem. 1983. V. 15. P. 55 – 143.
20. Egorysheva A. V., Ellert O. G., Zubavichus Y. V., et al. New complex bismuth oxides in the Bi2O3–NiO–Sb2O5 system and their properties // J. Sol. St.Chem. 2015. V. 225. P. 97 – 104.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2025.07.pp.042-049
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
