Synthesis, thermal and dielectric characteristics of Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This work addressed the directed synthesis of a new phase Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6, along with the determination of its crystallographic, thermal and electrophysical properties. The directed synthesis of the Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6 phase was carried out using the solid-state reaction in the temperature range of 350–470 °C. According to differential scanning calorimetry, the synthesised compound Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6, crystallised in trigonal form (space group R3c, Z = 6), undergoes a diffused first-order phase transition. The structure of triple molybdate Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6 comprises MoO4 tetrahedra and octahedrally coordinated MO6-polyhedra. This structure is characterised by a statistical distribution of lithium and zirconium atoms in the M position (M1 = 0.790 Zr + 0.210 Li, M2 = 0.877 Zr + 0.123 Li). Rb atoms are located in the large voids of the tetrahedronoctahedral framework. The electrophysical properties of triple molybdate Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6 having a scaffold structure favourable for ion transport, were studied. The correlation between dielectric and thermal characteristics in the high-temperature region near the phase transition was revealed. The temperature and frequency dependences of electrical conductivity were measured at 473–873 K in heating and cooling modes in the frequency range of 1–10 kHz. The compound exhibited a high thermally activated conductivity, reaching 1.48·10-2 Cm K/cm with activation energy in the range of 0.6–0.8 eV at a temperature of 480 °C. Well-shaped semicircles in the low-frequency region and unresolved arcs in the high-frequency region changing with increasing temperature were observed in the impedance spectra of ceramic Rb5Li1/3Zr5/3(MoO4)6 sample at various temperatures. The evolution of the imaginary part (Z'') as a function of the real part (Z') of the complex impedance resembled that of the complex impedance for compounds having ionic conductivity.

About the authors

S. G. Dorzhieva

Baikal Institute of Nature Management, SB RAS

Email: bsesegma@mail.ru

J. G. Bazarova

Baikal Institute of Nature Management, SB RAS

Email: jbaz@binm.ru

References

  1. Zouaoui M., Jendoubi I., Faouzi Zid M., Bourguiba N. F. Synthesis, crystal structure and physico-chemical investigations of a new lyonsite molybdate Na0.24Ti1.44(MoO4)3 // Journal of Solid State Chemistry. 2021. Vol. 300. P. 122221. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122221.
  2. Tolstov K. S., Politov B. V., Zhukov V. P., Chulkov E. V., Kozhevnikov V. L. Oxygen non-stoichiometry and phase decomposition of double perovskite-like molybdates Sr2MMoO6–δ, where M=Mn, Co, and Ni // Materials Letters. 2022. Vol. 316, no. 1. P. 132039. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132039.
  3. Jansi R. B., Swathi S., Yuvakkumar R., Ravia G., Rajalakshmi R., Al-Sehemi A. G., et al. Samarium doped barium molybdate nanostructured candidate for supercapacitors // Journal of Energy Storage. 2022. Vol. 56. P. 105945. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105945.
  4. Кожевникова Н. М. Синтез и исследование фазы переменного состава Na1-xCo1-xFe1+x(MoO4)3, 0≤x≤0.4 со структурой насикона // Журнал прикладной химии. 2010. Т. 83. N 3. С. 386–390.
  5. Кожевникова Н. М., Батуева С. Ю., Гадиров Р. М. Люминесцентные свойства твердых растворов K1–xMg1–xSc(Lu)1+x(MoO4)3 (0≤х≤0.5), легированных ионами Eu3+ // Неорганические материалы. 2018. Т. 54. N 5. С. 482–487. https://doi.org/10.7868/S0002337X18050081.
  6. Доржиева С. Г., Софич Д. О., Базаров Б. Г., Шендрик Р. Ю., Базарова Ж. Г. Оптические свойства молибдатов с комбинацией редкоземельных элементов // Неорганические материалы. 2021. Т. 57. N 1. С. 57–62. https://doi.org/10.31857/S0002337X21010048.
  7. Gomes E. O., Gracia L., Santiago A., Tranquilin R. L., Motta F. V., Amoresi R. A. C., et al. Structure, electronic properties, morphology evolution, and photocatalytic activity in PbMoO4 and Pb1-2xCaxSrxMoO4 (x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5) solid solutions // Physical Chemistry Chemical Physics. 2020. Vol. 22. P. 25876–25891. https://doi.org/10.1039/d0cp04596a.
  8. Grissa R., Martinez H., Pele V., Cotte S., Pecquenard B., Cras F. L. An X-ray photoelectron spectroscopy study of the electrochemical behaviour of iron molybdate thin films in lithium and sodium cells // Journal of Power Sources. 2017. Vol. 342. P. 796–807. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.12.117.
  9. Gurgel G. M., Lovisa L. X., Pereira L. M., Motta F. V., Li M. S., Longo E., et al. Photoluminescence properties of (Eu, Tb, Tm) codoped PbMoO4 obtained by sonochemical synthesis // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 700. P. 130–137. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.12.409.
  10. Солодовников С. Ф., Балсанова Л. В., Базаров Б. Г. Фазовые равновесия в системе Rb2MoO4– Li2MoO4–Hf(MoO4)2 и кристаллическая структура Rb5(Li1/3Hf5/3)(MoO4)6 // Журнал неорганической химии. 2003. Т. 48. N 7. С. 1197–1201.
  11. Spiridonova T. S., Solodovnikov S. F., Molokeev M. S., Solodovnikova Z. A., Savina A. A., Kadyrova Yu. M., et al. Synthesis, crystal structures, and properties of new acentric glaserite-related compounds Rb7Ag5–3xSc2+x(XO4)9 (X = Mo, W) // Journal of Solid State Chemistry. 2022. Vol. 305. P. 122638. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122638.
  12. Buzlukov A. L., Medvedeva N. I., Baklanova Y. V., Skachkov A. V., Savina A. A., Animitsa I. E., et al. Sodium-ion diffusion in alluaudite Na5In(MoO4)4 // Solid State Ionics. 2020. Vol. 351. P. 115328. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2020.115328.
  13. Bazarova J. G., Logvinova A. V., Bazarov B. G., Tushinova Yu. L., Dorzhieva S. G., Temuujin J. Synthesis of new triple molybdates K5RZr(MoO4)6 (R = Al, Cr, Fe, In, Sc) in the K2MoO4–R2(MoO4)3–Zr(MoO4)2 systems, their structure and electrical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 741. P. 834–839. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.01.208.
  14. Spiridonova T. S., Solodovnikov S. F., Savina A. A., Kadyrova Yu. M., Solodovnikova Z. A., Yudin V. N., et al. New triple molybdate Rb2AgIn(MoO4)3: synthesis, framework crystal structure and ion transport behavior // Acta Crystallographica С. 2018. Vol. 74, no. 12. P. 1603–1609. https://doi.org/10.1107/S2053229618014717.
  15. Solodovnikov S. F., Solodovnikova Z. A., Zolotova E. S., Yudin V. N., Gulyaeva O. A., Tushinova Yu. L., et al. Nonstoichiometry in the systems Na2MoO4-MMoO4 (M =Co, Cd), crystal structures of Na3.36Co1.32(MoO4)3, Na3.13Mn1.43(MoO4)3 and Na3.72Cd1.14(MoO4)3, crystal chemistry, compositions and ionic conductivity of alluaudite-type double molybdates and tungstates // Journal of Solid State Chemistry. 2017. Vol. 253. P. 121–128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.05.031.
  16. Sebastian L., Piffard Y., Shukla A. K., Taulelle F., Gopalakrishnan J. Synthesis, structure and lithium-ion conductivity of Li2-2xMg2+x(MoO4)3 and Li3M(MoO4)3 (M-III = Cr, Fe) // Journal of Materials Chemistry. 2003. Vol. 13. P. 1797–1802. https://doi.org/10.1039/b301189e.
  17. Rossbacha A., Tietza F., Grieshammer S. Structural and transport properties of lithium-conducting NASICON materials // Journal of Power Sources. 2018. Vol. 391. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.04.059.
  18. Dorzhieva S. G., Bazarova J. G., Bazarov B. G. Exploration of phase equilibria in the triple molybdate system, electrical properties of new Rb5M1/3Zr5/3(MoO4)6 (M – Ag, Na) phases // Journal Phase Equilibria and Diffusion. 2021. Vol. 42. P. 824–830. https://doi.org/10.1007/s11669-021-00927-4.
  19. Dhiaf M., Megdiche B. S., Gargouri M., Guidara K., Megdiche M. Temperature-dependent impedance spectroscopy of monovalent double tungstate oxide // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 767. P. 763–774. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.07.128.
  20. Mhiri M., Badri A., Lopez M. L., Pico C., Amara M. B. Synthesis, crystal structure, magnetic properties and ionic conductivity of NaMFe(MoO4)3 (M = Ni, Zn) // Ionics. 2015. Vol. 21. P. 2511–2522. https://doi.org/10.1007/s11581-015-1439-6.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


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».