Структурные трансформации нанокристаллов

1.

XIII Всероссийская конференция с международным участием
«Химия твёрдого тела и функциональные материалы – 2024»
СТРУКТУРНЫЕ ТРАНСФОРМАЦИИ НАНОКРИСТАЛЛОВ В
СИСТЕМЕ LaPO4-GdPO4 –(H2O) В УСЛОВИЯХ МЕТОДОВ
МЯГКОЙ ХИМИИ
Жидоморова К.А.,1,2 Еникеева М.О.2,3
1 СПбГТИ(ТУ), Санкт-Петербург, Россия
2 Филиал НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ - ИХС, Санкт-Петербург, Россия
3 ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия
E-mail: [email protected]
Растворы
(La(NO3)3 , Gd(NO3)3 и
NH4H2PO4
Схема синтеза:
Цель и задачи исследования:
Изучение процесса фазообразования нанокристаллов в
системе LaPO4-GdPO4-H2O (LaАш
1-xGdxPO4·(nH2O) (x=0, 0.2, 0.5,
0.75, 0.85, 1) с использованием методов «мягкой» химии и
анализ термического поведения фазы переменного состава
со структурой рабдофана, образующейся в данной системе.
Промывание до рН
7
сушка
измельчение
Осаждение при рН 1
T = 25℃
Гидротермальный синтез
при рН 1 и T = 230 ℃
τ = 2 ч, 3, 5 суток
Результаты РФА
ОСАЖДЕНИЕ
100
1.0
Рабдофан
100
Термический анализ образцов,
после осаждения
Рабдофан
25
98
98
0.8
20
96
94
100
92
90
0.4
0.6
LaPO4
0.8
1.0
GdPO4
x
ГТс 2 ч
1.0
0.0
LaPO4
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
GdPO4
x
Монацит
Рабдофан
80
0.2
0.4
0.6
0.8
x
140
1.0
GdPO4
Монацит
Рабдофан
Tonset=662°C
96
100
120
78
72
92
ГТс
70
0.2
0.0
0.0
0.2
0.4
LaPO4
0.6
0.8
88
66
86
0.0
1.0
0.2
0.4
0.6
V/z, Å3
Доля фаз, %
0.6
Рабдофан
0.4
78
98
120
76
96
100
74
94
ГТс
92
7с
ут
90
68
0.2
LaPO4
0.4
0.6
0.8
0.0
1.0
0.4
GdPO4 LaPO4
x
ГТс 5 сут
1.0
0.6
0.8
78
Монацит
0.4
0.8
80
74
72
72
70
70
1.0
98
GdPO4
LaPO4
0.2
0.4
0.6
x
0.8
1.0
0.0
GdPO4 LaPO4
94
-5
n≈4/8 (0.45)
∆m=3.07%
n≈1/8 (0.17)
n=1.40
­exo
Tonset=369°C
∆m=1.19%
n≈2/8 (0.25)
-5
94
n≈4/8 (0.5)
∆m=3.39%
-10
n≈1/8 (0.14)
∆m=0.97% -15
92
90 n=1.47
∆m=6.60%
-20
200
-15
400
600
800
-20
400
600
800
La0.15Gd0.85PO4
1000
100
Temperature, oC
­exo
0.8
1.0
98
Tonset=733°C
120
n≈4/8 (0.42)
∆m=2.97%
n≈2/8 (0.26)
92
100
n=1.25
80
90
-10
∆m=1.80%
∆m=5.92%
-5
94
n≈4/8 (0.49)
∆m=3.37%
n=1.38
90 ∆m=6.13%
-10
n≈1/8 (0.14) ∆m=1.00%
88
-15
-15
-20
200
400
600
800
1000
Temperature,oC
60
88
40
n≈2/8 (0.25)
∆m=1.77%
92
-5
94
Tonset=734°C
96
0
5
0
5
n≈1/8 (0.15)
∆m=1.14%
96
140
­exo
Tonset=290°C
GdPO4
х
98
GdPO4
100
0.6
1000
Temperature, oC
200
0.4
5
0
88
88
0.2
1000
∆m=1.71%
-10
90 ∆m=6.46%
-20
200
400
600
800
1000
Temperature, oC
20
0.0
0.0
96
96
n≈3/8 (0.31)
∆m=2.20%
800
Tonset=701°C
5
0
Tonset=728°C
160
68
66
­exo
600
La0.5Gd0.5PO4
1000
La0.25Gd0.75PO4
Монацит
76
68
0.2
0.6
x
LaPO4
78
74
0.4
60
V/z, Å3
D, nm
V/z, Å
3
Доля фаз, %
0.6
800
Tonset=374°C
80
0.8
76
400
Temperature, oC
98
92
0
0.0
1.0
Монацит
80
-15
100
20
GdPO4
x
-20
200
Tonset=339°C
86
0.2
600
n≈2/8 (0.25)
∆m=1.65% -15
90
Temperature, oC
40
88
66
0.0
0.0
0.2
LaPO4
140
70
0.2
0
0.0
100
72
400
100
Монацит
Рабдофан
Монацит
Рабдофан
80
200
20
1.0
n=1.46
∆m=6.33%
-20
40
GdPO4
1.0
0.8
0.8
x
ГТс 3 сут
Монацит
90
68
GdPO4 LaPO4
x
7с
ут
88
60
-10
∆m=2.90%
∆m=6.44%
TG,%
0.4
94
TG,%
Рабдофан
74
n≈4/8 (0.44)
88
n≈2/8 (0.24)
∆m=1.55%
90 n=1.42
80
V/z, Å
D, нм
V/z, Å
Монацит
96
-5
-10
n≈3/8 (0.36)
∆m=2.34%
100
D, nm
0.6
94
n≈2/8 (0.26)
∆m=1.78%
94
92
-5
n≈3/8 (0.38)
∆m=2.57%
92
98
76
3
Доля фаз, %
0.8
0
DTA
0.2
98
0
0.0
LaPO4
TG,%
0.0
0.0
96
­exo
DTA
86
Tonset=601°C
5
Tonset=321°C
86
0
66
0.2
0.4
0.6
x
0.8
1.0
GdPO4
0
0.0
LaPO4
0.2
0.4
0.6
х
0.8
1.0
GdPO4
DTA
100
5
TG,%
88
DTA
0.2
TG, %
88
98
La0.8Gd0.2PO4
90
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ проект
24-13-00445.
DTA
10
­exo
5
Tonset=303oC
TG,%
0.4
92
LaPO4
15
DTA
Рабдофан 100%
94
D, нм
0.6
V/z, Å3
Доля фаз, %
96