Написати автору Твердофазний синтез сполук MINi2MIV(PO4)3 (МI – Li, Na, K; MIV – Ti, Zr, Sn)
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.03.407
Анотація
Подвійні фосфати можуть мати каталітичні, електрофізичні, магнітні, нелінійно-оптичні властивості і широко використовуються у вигляді моно- та полікристалів, кераміки, матеріалів тощо. Цілеспрямований синтез подвійних фосфатів лужних та полівалентних металів є фундаментом для більш детального вивчення та дослідження фізико-хімічних характеристик, будови, складу та структури сполук, які будуть використовуватися у розробці нових матеріалів для багатопрофільного призначення.
З літератури відомі епізодичні синтези сполук MI3MIІMIV(PO4)3, MI2MIIMIV(P2O7)2, MI2MII(PO3)4 та МІMІІ4(РО4)3 (де МI – Li, Na, K; МIІ – Mn, Co, Ni; MIV – Zr), проведені з різних вихідних речовин методом спікання. Підбір речовин для синтезу сполук такого типу – доволі важка задача, часто нездійсненна. Системний підхід щодо вибору вихідних реагентів, температурного режиму, часу взаємодії між компонентами – це фактори, якими можна регулювати та оперувати для досягнення цілі.
В роботі використовували метод твердофазного синтезу, після відпрацювання методики одержання на «моделі» Na2NiZr(P2O7)2. Синтез проводили виходячи з Na2CO3, NiO, CoO, ZrO2, NH4H2PO4 та (NH4)2HPO4 та базуючись на попередніх дериватографічних дослідженнях перебігу процесів за відповідними схемами реакцій. Повноту проходження етапів синтезу контролювали на всіх етапах, використовуючи фізико-хімічні методи дослідження.
Методом ДТА підтверджено можливість твердофазного синтезу складних фосфатних сполук, які містять кілька перехідних металів - MINi2MIV(PO4)3 (де МI – Li, Na, K; MIV – Ti, Zr, Sn). Встановлено оптимальні температурні умови для отримання ряду фосфатних сполук, виходячи з різних вихідних речовин для їхнього синтезу (остаточне прожарювання сумішей проводили при 900–950 °С протягом однієї доби). Синтезовані сполуки досліджені методами РФА, ДТА та ІЧ-спектроскопії, проведено їхній повний хімічний аналіз. Встановлений вплив ряду факторів на умови одержання твердофазним способом фосфатних сполук типу MINi2MIV(PO4)3 (де МI – Li, Na, K; MIV – Ti, Zr, Sn). Можна припустити наявність іонної провідності у синтезованих сполуках, оскільки вони належать до структури типу «NASICON», а тому синтезовані речовини можна буде використовувати як функціональні матеріали з цінними електрофізичними властивостями.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
Gin S., Abdelouas A., Criscent L.J., Ebert W.L., Ferrand K., Geisler T., Harrison M.T., Inagaki Y., Mitsui S., Mueller K.T., Marra J.C., Pantano C.G., Pierce E.M., Ryan J.V., Schofield J.M., Steefel C.I., Vienna J.D. An international initiative on long-term behavior of high-level nuclear waste glass. Mater. Today. 2013. 16(6): 243. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2013.06.008
William T.A., Harrison L.F., Phillips M. Syntheses, structures, and properties of RbScFAsO4 and CsScFAsO4: Scandium-containing analogues of potassium titanyl phosphate (KTiOPO4). Chem. Mater. 1999. 11: 3555. https://doi.org/10.1021/cm990335j
Huang Q., Hwu S.J. Synthesis and characterization of three new layered phosphates, Na2MnP2O7, NaCsP2O7 and NaCsMn0.35Cu0.65P2O7. Inorg. Chem. 1998. 37: 5869.
Pet'kov V.I., Asabina E.A., Lukuttsov A.A. Immobilization of cesium into mineral-like matrices of tridymite, konsarite, and langbeinite structure. Radiochemistry. 2015. 57(6): 632. https://doi.org/10.1134/S1066362215060119
Nagornyj P.G., Lavrik R.V., Petrenko O.V. Synthesis of Mn (III) phosphates. Ukr. Khim. Zh. 2002. 68(7): 25. [in Ukrainian].
Ogorodnyk I.V., Baumer V.N., Zatovsky I.V., Slobodyanik N.S., Shishkin O.V., Domasevitch K.V. Equilibrium langbeinite‐related phosphates Cs1 + xLnxZr2 − x(PO4)3 (Ln = Sm-Lu) in the melted systems Cs2O-P2O5-LnF3-ZrF4. Acta Cryst. Sec. B. 2007. 63: 819. https://doi.org/10.1107/S0108768107049385
Strelko V.V. New sol-gel processes in the synthesis of inorganic sorbents and ion exchangers based on nanoporous oxides and phosphates of polyvalent metals. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2013. 68: 438. https://doi.org/10.1007/s10971-013-2990-0
Dzyazko Yu.S., Rozhdestvenska L.M., Palchik A.V., Lapicque F. Ion-exchange properties and mobility of Cu2+ ions in zirconium hydrophosphate ion exchangers. Sep. Purif. Technol. 2005. 45(2): 141. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2005.03.005
Zhuravlev I.Z., Kovtun M. F., Botsman A.V. Zirconium phosphates deposited on the granulated silica gel as adsorbents for the extraction of cesium, strontium radioisotope ions. Sep. Purif. Technol. 2022. 57(5): 671. https://doi.org/10.1080/01496395.2021.1934024
Wood S.M., Eames C., Kendrick E. Sodium ion diffusion and voltage trends in phosphates Na4M3(PO4)2P2O7 (M=Fe, Mn, Co, Ni) for possible high-rate cathodes. J. Phys. Chem. C. 2015. 119(28): 15935. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b04648
Orlova A.I., Koruttseva A.K., Loginova E.E. The phosphate family of langbaenite structure. Crystal-chemical aspect of immobilization of radioactive waste. Radiochemistry. 2011. 53(1): 51. https://doi.org/10.1134/S1066362211010073
Kaminski M.D., Mertz C.J., Ferrandon M. Physical propertiesof an alumino-silicate waste form for cesium and strontium. J. Nucl. Mater. 2009. 392: 510.https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.04.020
Zatovsky I.V., Slobodyanik N.S., Ivanenko V.I. Incorporation of hafnium (IV) into KTP framework from phosphate‐fluoride fluxes. Cryst. Res. Technol. 2015. 51(2): 178. https://doi.org/10.1002/crat.201500268
Krivileva S., Moiseev V. Functional materials for medical and biological purproses on system CaO-CaF2-P2O5-H2O and additives. Funct. Mater. 2018. 25(2): 358. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/fm25.02.358
Shishkin O.V., Baumer V.N., Nagornyi P.G., Petrenko O.V. Synthesis and structure of LiCoP3O10. Ukr. Khim. Zh. 2002. 68(9): 83. [in Ukrainian].
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.03.407
Copyright (©) 2023 O. V. Petrenko, R. V. Lavrik, V. M. Galimova
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.