Фазообразование в системе тройных фосфатов Sr–M2+–Ln3+ (M2+ = Zn2+, Mg2+, Mn2+; Ln3+ = Eu3+, Tb3+)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрено фазообразование в системе тройных фосфатов Sr–M2+–Ln3+ (M2+ = Zn2+, Mg2+, Mn2+; Ln3+ = Eu3+, Tb3+). Изучены особенности формирования фазы стронциовитлокита, а также особенности изоморфизма в сериях фосфатов Sr9–xMnxTb(PO4)7, Sr9–xMgxEu(PO4)7 и Sr9–xZnxEu(PO4)7 (0 ≤ x ≤ 1.0), полученных методом твердофазного синтеза. Показано, что непрерывная серия твердых растворов данных составов не образуется. Кристаллизация фаз в структурном типе стронциовитлокита наблюдается только для стехиометрических фосфатов Sr8MgEu(PO4)7 и Sr8ZnEu(PO4)7. Проведен кристаллохимический анализ возможности фазообразования стронциовитлокита в изученных сериях. Показано, что образцы со структурой стронциовитлокита имеют центросимметричное строение (пр. гр. R3m) в отличие от родоначальника структурного семейства – минерала витлокита и его синтетических аналогов на основе кальция. Обозначены предпосылки формирования фосфатов со структурой стронциовитлокита. Изучены фотолюминесцентные свойства, показано, что образцы обладают стабильной фотолюминесценцией в красно-оранжевой области за счет излучения катионов Eu3+, тогда как в серии Sr9–xMnxTb(PO4)7 наблюдается тушение фотолюминесценции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Никифоров

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

К. Н. Яшина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

Е. С. Жуковская

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

С. И. Гутников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

С. М. Аксенов

Кольский научный центр РАН

Email: nikiforoviv@my.msu.ru

Геологический институт; Лаборатория арктической минералогии и материалов

Россия, Апатиты

Д. В. Дейнеко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Кольский научный центр РАН

Email: nikiforoviv@my.msu.ru

Лаборатория арктической минералогии и материалов, Кольский научный центр РАН

Россия, Москва; Апатиты

Список литературы

  1. Zhang Z.-W., Wu Y.-N., Shen X.-H. et al. // Opt. Laser Technol. 2014. V. 62. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2014.02.014
  2. Zhu D., Liao M., Mu Z., Wu F. // J. Electron. Mater. 2018. V. 47. № 8. P. 4840. https://doi.org/10.1007/s11664-018-6380-9
  3. Deyneko D.V., Aksenov S.M., Nikiforov I.V. et al. // Cryst. Growth Des. 2020. V. 20. № 10. P. 6461. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00637
  4. Никифоров И.В., Дейнеко Д.В., Спасский Д.А., Лазоряк Б.И. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 8. С. 859. https://doi.org/10.1134/s0002337x19070121
  5. Nord A.G. // Monatshefte. 1983. V. 11. P. 489.
  6. Judd B.R. // J. Chem. Phys. 1966. V. 44. № 2. P. 839. https://doi.org/10.1063/1.1726774
  7. Britvin S.N., Pakhomovskii Y.A., Bogdanova A.N., Skiba V.I. // Can. Mineral. 1991. V. 29. № 1. P. 87.
  8. Atencio D., Azzi A.d.A. // Mineralog. Mag. 2020. V. 84. № 6. P. 928. https://doi.org/10.1180/mgm.2020.86
  9. Szyszka K., Nowak N., Kowalski R.M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2022. V. 10. № 23. P. 9092. https://doi.org/10.1039/D2TC00891B
  10. Chen J., Liang Y., Zhu Y. et al. // J. Lumin. 2019. V. 214. P. 116569. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116569
  11. Jiang Y., Liu W., Cao X. et al. // J. Rare Earths. 2017. V. 35. № 2. P. 142. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(17)60892-5
  12. Leng Z., Li L., Che X., Li G. // Mater. Des. 2017. V. 118. P. 245. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.01.038
  13. Dai S., Zhang W., Zhou D. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 17. P. 15493. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.08.097
  14. Cheng L., Zhang W., Li Y. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 14. P. 11244. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.174
  15. Sarver J.F., Hoffman M.V., Hummel F.A. // J. Electrochem. Soc. 1961. V. 108. № 12. P. 1103. https://doi.org/10.1149/1.2427964
  16. Sun W., Li H., Li B. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2019. V. 30. № 10. P. 9421. https://doi.org/10.1007/s10854-019-01272-6
  17. Huang C.H., Chiu Y.C., Yeh Y.T. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. V. 4. № 12. P. 6661. https://doi.org/10.1021/am302014e
  18. Luo J., Zhou W., Fan J. et al. // J. Lumin. 2021. V. 239. P. 118369. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118369
  19. Zhou J., Chen M., Ding J. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 22. P. 31940. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.080
  20. Tang W., Xue H. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 107. P. 62230. https://doi.org/10.1039/C4RA10274F
  21. Zhou W., Fan J., Luo J. et al. // Mater. Today Chem. 2023. V. 27. P. 101263. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.101263
  22. Chi F., Dai W., Jiang B. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. № 27. P. 15632. https://doi.org/10.1039/D0CP02544E
  23. Ding X., Wang Y. // Acta Mater. 2016. V. 120. P. 281. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.070
  24. Ma X., Sun S., Ma J. // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. № 11. P. 116207. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab47c6
  25. Yu Q., Wang L., Huang P. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2020. V. 31. № 1. P. 196. https://doi.org/10.1007/s10854-018-0501-3
  26. Kim D., Seo Y.W., Park S.H. et al. // Mater. Res. Bull. 2020. V. 127. P. 110856. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.110856
  27. Belik A.A., Lazoryak B.I., Pokholok K.V. et al. // J. Solid State Chem. 2001. V. 162. № 1. P. 113. https://doi.org/10.1006/jssc.2001.9363
  28. Gallyamov E.M., Titkov V.V., Lebedev V.N. et al. // Materials. 2023. V. 16. № 12. P. 4392. https://doi.org/10.3390/ma16124392
  29. Mosafer H.S.R., Paszkowicz W., Minikayev R. et al. // Crystals. 2023. V. 13. № 5. P. 853. https://doi.org/10.3390/cryst13050853
  30. Xie G., Wu M., Li T. et al. // Phys. Status Solidi. B. 2022. V. 259. № 11. P. 2200259. https://doi.org/10.1002/pssb.202200259
  31. Helode S.J., Kadam A.R., Dhoble S.J. // J. Solid State Chem. 2023. V. 325. P. 124149. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.124149
  32. Zhou J., Chen M., Zhang J. et al.// Chem. Eng. J. 2021. V. 426. P. 131869. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131869
  33. Zhang C., Yao C. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 24. P. 34721. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.011
  34. Никифоров И.В., Дейнеко Д.В., Дускаев И.Ф. // ФТТ. 2020. Т. 62. Вып. 5. С. 766. https://doi.org/10.21883/FTT.2020.05.49243.19M
  35. Deyneko D.V., Nikiforov I.V., Spassky D.A. et al. // CrystEngComm. 2019. V. 21. № 35. P. 5235. https://doi.org/10.1039/C9CE00931K
  36. Deyneko D.V., Morozov V.A., Vasin A.A. et al. // J. Lumin. 2020. V. 223. P. 117196. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117196
  37. Nikiforov I.V., Spassky D.A., Krutyak N.R. et al. // Molecules. 2024. V. 29. № 1. P. 124. https://doi.org/10.3390/molecules29010124
  38. Deyneko D.V., Nikiforov I.V., Spassky D.A. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 887. P. 161340. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161340
  39. Belik A.A., Izumi F., Ikeda T. et al. // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements. 2002. V. 177. № 6–7. P. 1899. https://doi.org/10.1080/10426500212245
  40. Bessière A., Benhamou R.A., Wallez G. et al. // Acta Mater. 2012. V. 60. № 19. P. 6641. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.08.034
  41. Ilton E.S., Post J.E., Heaney P.J. et al. // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 366. P. 475. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.159
  42. Langell M.A., Hutchings C.W., Carson G.A., Nassir M.H. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1996. V. 14. № 3. P. 1656. https://doi.org/10.1116/1.580314
  43. Soares E.A., Paniago R., de Carvalho V.E. et al. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 3. P. 035419. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.035419
  44. Stranick M.A. // Surf. Sci. Spectra. 1999. V. 6. № 1. P. 39. https://doi.org/10.1116/1.1247889
  45. Stranick M.A. // Surf. Sci. Spectra. 1999. V. 6. № 1. P. 31. https://doi.org/10.1116/1.1247888
  46. Никифоров И.В., Титков В.В., Аксенов С.М. и др. // Журн. структур. химии. 2024. Т. 65. № 8. С. 131548. https://doi.org/10.26902/jsc\_id131548
  47. Dickens B., Schroeder L.W., Brown W.E. // J. Solid State Chem. 1974. V. 10. № 3. P. 232. https://doi.org/10.1016/0022-4596(74)90030-9
  48. Gopal R., Calvo C., Ito J., Sabine W.K. // Can. J. Chem. 1974. V. 52. № 7. P. 1155. https://doi.org/10.1139/v74-181
  49. Batool S., Liaqat U., Babar B., Hussain Z. // J. Korean Ceram. Soc. 2021. V. 58. № 5. P. 530. https://doi.org/10.1007/s43207-021-00120-w
  50. Deyneko D.V., Spassky D.A., Antropov A.V. et al. // Mater. Res. Bull. 2023. V. 165. P. 112296. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2023.112296
  51. Shannon R. // Acta Cryst. A. 1976. V. 32. P. 751. https://doi.org/10.1107/s0567739476001551
  52. Han Y.-j., Wang S., Liu H. et al. // J. Alloys Compd. 2020. V. 844. P. 156070. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156070
  53. Lakshminarayana G., Buddhudu S. // Mater. Chem. Phys. 2007. V. 102. № 2. P. 181. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2006.11.020

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы Sr9–xMgxEu(PO4)7 и штрихдифрактограммы фаз Sr9Fe1.5(PO4)7 (PDF-2 51-427) (1), Sr3Eu(PO4)3 (PDF-2 48-410) (2), Sr3(PO4)2 (PDF-2 80-1614) (3) (a); процентное содержание фаз Sr9–xM2+xEu(PO4)7, M2+ = Mg2+ (б), Zn2+ (в).

Скачать (383KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы Sr9–xMnxTb(PO4)7 и штрихдифрактограммы фаз Sr9Fe1.5(PO4)7 (PDF-2 51-427) (1) и Sr3(PO4)2 (PDF-2 80-1614) (2) (рефлексы фазы Tb7O12 (PDF-2 34-518) обозначены звездочкой) (а); процентное содержание фаз Sr9–xMnxTb(PO4)7 (б).

Скачать (329KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РФЭ-спектры Mn2p (а) и Mn3s (б) Sr9–xMnxTb(PO4)7 при x = 0.2 (1), 1.0 (2).

Скачать (223KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Концентрационный треугольник Розебома для систем Sr3(PO4)2–Mg3(PO4)2–EuPO4 (а) и Sr3(PO4)2–Mn3(PO4)2–TbPO4 (б): e – фаза эвлитина Sr3Eu(PO4)3 (Sr3Tb(PO4)3); s – SrMg2(PO4)2 (SrMn2(PO4)2); m – Mg3(PO4)2:0.5Eu3+; w1 – (Sr0.86Mg0.14)3(PO4)2, w2 – (Sr0.95Mg0.04)3(PO4)2, w3 – Sr9Mn1.5(PO4)7 [39]; звездочкой отмечены составы, полученные в настоящей работе (звездочка в кружке – однофазный состав).

Скачать (267KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структура пальмиерита Sr3(PO4)2 (а) и сравнение октаэдрических позиций Sr1O6+6 в пальмиерите (б) и M5O6 в стронциовитлоките (в) с указанием средних расстояний между центральным атомом и кислородом.

Скачать (160KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектры возбуждения (λизл = 615 нм) (a) и излучения (λвозб = 395 нм) (б) ФЛ Sr8MgEu(PO4)7 (1) и Sr8ZnEu(PO4)7 (2).

Скачать (170KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры возбуждения (λизл = 547 нм) (a) и излучения (λвозб = 375 нм) (б) ФЛ Sr9–xMnxTb(PO4)7.

Скачать (264KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».