Синтез і кристалічна структура шаруватих перовськітів SrLa1–xGdxScO4

Ю.О.  Тітов; М.С.  Слободяник; Н.Ю.  Струтинська; В.В.  Чумак

doi:10.15407/dopovidi2022.02.075

Синтез і кристалічна структура шаруватих перовськітів SrLa1–xGdxScO4

Автор(и)

Ю.О. Тітов Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0001-9900-3751
М.С. Слободяник Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0003-2684-9806
Н.Ю. Струтинська Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0001-9738-9689
В.В. Чумак Житомирський державний університет імені Івана Франка https://orcid.org/0000-0001-5892-3703

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2022.02.075

Ключові слова:

сполуки типу An 1BnO3n 1, шарувата перовськітоподібна структура, міжблокові відстані, деформація поліедрів

Анотація

Визначені умови ізовалентного заміщення атомів лантану на атоми гадолінію в шаруватій перовськітоподібній структурі скандатів SrLa_1–xGd_xScO₄ (0 ≤ x ≤ 0, 8). Методом Рітвельда визначена ромбічна (просторова група Abma) кристалічна структура фаз складу SrLa_1–xGd_xScO₄ зі ступенями заміщення атомів лантану 0, 2, 0, 4, 0, 6 та 0, 8. Основними структурними одиницями SrLa_1–xGd_xScO₄ є двовимірні перовськітоподібні блоки завтовшки в один шар сполучених вершинами деформованих октаедрів ScO₆. Суміжні блоки розділені шаром поліедрів (Sr, La, Gd)О₉. Безпосередні зв’язки Sc—O—Sc між октаедрами сусідніх блоків відсутні. Блоки зв’язані між собою за допомогою —O—(Sr, La, Gd)—O— зв’язків. Аналіз кристалохімічних параметрів синтезованих фаз показав, що внаслідок ізовалентного заміщення атомів лантану на менші атоми гадолінію в шаруватій структурі SrLa_1–xGd_xScO₄ відбувається поступове зменшення довжини міжблокових зв’язків (Sr, La, Gd)—О₂ (з 0, 2378(7) нм при х = 0 до 0, 230(1) нм при х = 0, 8). Зменшення відстані між перовськітоподібними блоками наближає будову двовимірної шаруватої перовськітоподібної структури SrLa_1–xGd_xScO₄ до будови тривимір- ного перовськіту, що врешті призводить до її руйнування при х > 0, 8 і дає підстави для висновку, що саме цей фактор обумовлює обмеженість області твердих розчинів SrLa_1–xGd_xScO₄ з шаруватою перовськітоподібною структурою (0 ≤ х ≤ 0, 8) та відсутність сполуки SrGdScO₄. Проведено зіставлення особливостей будови ша- руватої структури ізовалентнозаміщених зразків систем SrLa_1–xGd_xScO₄ та Sr_1–xCa_xLaScO₄.

Завантаження

Посилання

Alexandrov, K. C. & Beznosikov, B. V. (2004). Perovskites. Present and future. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN (in Russian).

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

Nirala, G., Yadav, D. & Upadhaya, S. (2020). Ruddlesden-Popper phase A2BO4 oxides: Recent studes on structure, electrical, dielectric and optical properties. J. Advanced Ceramics, 9, No 2, pp. 129-148. https: //doi. org/10. 1007/s40145-020-0365-x

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. Mater., 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. 7. pp. 800-803. https: //doi. org/10. 2109/jcersj. 101. 800

Titov, Yu., Nedilko, S. G., Chornii, V., Scherbatskii, V., Belyavina, N., Markiv, V. & Polubinskii, V. (2015). Crystal structure and luminescence of layered perovskites Sr3LnInSnO8. Solid State Phenomena, 230, pp. 67-72. https: //doi. org/10. 4028/www. scientific. net/SSP. 230. 67

Kato, S., Ogasawara, M., Sugai, M. & Nakata, S. (2002). Synthesis and oxide ion conductivity of new layered perovskite La1–xSr1+xInO4–d. Solid state ionics, 149, No. 1-2, pp. 53-57. https: //doi. org/10. 1016/S0167-2738(02)00138-8

Svensson, G., Samain, L., Biendicho, J. J., Mahmoud, A., Hermann, R. P., Istomin, S. Ya. & Grins, J. (2018). Crystal structure and coordination of B-cations in the Ruddlesden–Popper phases Sr3–xPrx(Fe1. 25Ni0. 75)O7-δ (0 ≤ x ≤ 0. 4). Inorganics, 6, No. 3, pp. 89. https: //doi. org/10. 3390/inorganics6030089

Patel, R., Simon, C. & Weller, M. T. (2007). LnSrScO4 (Ln = La, Ce, Pr, Nd and Sm) systems and structure correlations for A2BO4 (K2NiF4) structure types. J. Solid State Chem., 180, pp. 349-359. https: //doi. org/10. 1016/j. jssc. 2006. 10. 023

Titov, Y. O., Belyavina, N. M., Markiv, V. Ya., Slobodyanik, M. S., Krayevska, Ya. A. & Yaschuk, V. P. (2009). Synthesis and crystal structure of SrEuScO4. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 4, pp. 158-163 (in Ukrainian).

Titov, Y. O., Belyavina, N. M., Slobodyanik, M. S. & Chumak, V. V. (2019). Changes of the slab structure constitution of scandate SrLaScO4 at the isovalent substitution of strontium atoms. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 7, pp. 59-65 (in Ukrainian). https: //doi. org/10. 15407/dopovidi2019. 07. 059

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. 0541

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

##submission.downloads##

Опубліковано

10.05.2022

Як цитувати

Тітов, Ю. ., Слободяник, М. ., Струтинська, Н. ., & Чумак, В. . (2022). Синтез і кристалічна структура шаруватих перовськітів SrLa1–xGdxScO4. Доповіді Національної академії наук України, (8), 75–82. https://doi.org/10.15407/dopovidi2022.02.075