Химия и химические технологии/7. Неорганическая химия

Д.х.н., профессор Рустембеков К.Т., Шакеев С.С., Махатова Н.А., Асаинова А.Е., Джамалбаева К.Е., Жексембекова А.А.

Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова, Казахстан

Рентгенографическое исследование теллуритов

некоторых s-f-элементов

Получение новых материалов является важной задачей, составляющей основу научно-технического прогресса в различных отраслях наукоемкого производства. Новые открытия в медицине, электронике, фотонике, нано - и биотехнологиях привели в последнее десятилетие к интенсивному развитию нового научного направления – химического материаловедения. Соединения на основе оксидов редкоземельных металлов в силу особенностей электронного строения лантаноидов обладают уникальным сочетанием электрических, магнитных, тепловых, оптических и других свойств, которые могут найти широкое использование в современной микроэлектронике и многих областях современной техники при создании систем многофункционального назначения [1]. Многообразие указанных свойств зависит от состава, строения и способа получения того или иного оксида.

Теллуриты s-f-элементов, в этом отношении, являются малоизученными соединениями. Цель данной работы – синтез и исследование рентгенографических свойств новых двойных теллуритов церия состава Ме^IIСеТе₃О₉ (Ме^II – Mg, Ca, Sr).

Исходными компонентами для синтеза служили оксиды церия (IV), теллура (IV) и карбонат магния (кальция, стронция) («х.ч.») в стехиометрическом соотношении. Синтез соединений проводили твердофазным отжигом в три стадии при различных температурах. Смеси реагентов тщательно перетирались в агатовой ступке, затем пересыпались количественно в алундовые тигли с крышкой для отжига в силитовой печи. Синтез проводили следующим образом: I стадия в течение 10 часов при температуре 400°С, II стадия 800°С – 10 часов при периодическом перетирании в ступке; далее при 1300°С в течение 10 часов.

Образование равновесного состава соединений контролировалось методом рентгенофазового анализа на установке ДРОН – 2,0 с использованием CuK_α – излучения, отфильтрованного Ni-фильтром (U = 30 кВ, I = 10 мА, шкала счетчика импульсов 1000 имп/с, скорость вращения счетчика 2 град/мин., постоянная времени t = 5 с, интервал углов 2q от 10 до 90⁰). Интенсивность дифракционных максимумов оценивали по 100-бальной шкале. Индицирование рентгенограмм порошка исследуемых соединений проводили методом гомологии [2]. Результаты индицирования приведены в таблице 1. Достоверность индицирования контролировалось удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных значений 10⁴/d², а также согласованностью значений рентгеновской и пикнометрической плотностей исследуемых соединений. В качестве индифферентной жидкости при определении пикнометрической плотности исследуемой фазы использовали тетрабромэтан марки «ч.д.а.» в пикнометрах емкостью 1,0 мл.

Таблица 1

Результаты индицирования рентгенограмм двойных теллуритов церия

I/I0, %	d, Å	10^4/d^2 эксп.	hkl	10^4/d^2 расч.
1	2	3	4	5
MgCeTe3O9
39	4,4509	505	111	511
42	4,3992	517	111	511
100	3,1179	1029	112	1023
27	2,7029	1369	022	1364
64	1,9114	2737	004	2728
52	1,6308	3760	233	3750
15	1,5605	4106	224	4091
15	1,3523	5468	044	5455

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5
33	1,2424	6478	116	6478
СаCeTe3O9
8	3,2943	921	204	921
23	3,2482	948	006	948
14	3,1262	1023	214	1045
100	2,9783	1127	300	1127
3	2,8876	1199	116	1198
4	2,8116	1265	311	1275
3	2,7029	1369	303	1361
1	2,5259	1567	216	1572
1	2,4004	1736	322	1729
7	1,9886	2529	317	2539
2	1,9491	2632	0.0.10	2633
2	1,7886	3126	500	3122
3	1,7504	3264	2.1.10	3257
4	1,6973	3471	513	3484
7	1,6323	3753	3.1.10	3757
4	1,6262	3781	0.0.12	3792
2	1,5629	4094	442	4101
11	1,4915	4495	600	4496
3	1,2420	6483	713	6481
SrCeTe3O9
6	3,4512	840	213	844
31	3,2573	943	006	937
14	3,1510	1007	221	1002
25	3,1229	1025	214	1027
100	3,0212	1096	300	1098

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5
6	2,9090	1182	116	1181
10	2,8254	1253	311	1246
2	2,5153	1581	320	1586
2	2,4292	1695	322	1690
9	1,9980	2505	317	2496
13	1,9142	2729	415	2725
11	1,8128	3043	500	3050
6	1,6845	3524	520	3538
12	1,6329	3750	0.0.12	3750
12	1,5107	4382	600	4392
2	1,4915	4495	602	4496
2	1,4407	4818	527	4814
4	1,3534	5459	616	5452
4	1,2953	5960	700	5978

Как видно из данных таблицы 1 величины экспериментальных и расчетных значений 10⁴/d², рентгеновской и пикнометрической плотностей (табл. 2) удовлетворительно согласуются между собой, что подтверждают достоверность и корректность результатов индицирования. А также позволяет утверждать, что соединение MgCeTe₃O₉ кристаллизуется в кубической сингонии, а СаCeTe₃O₉ и SrCeTe₃O₉ кристаллизуются в тетрагональной сингонии соответственно и имеют параметры элементарных ячеек, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Типы сингонии и параметры элементарных ячеек теллуритов

Соединение	Тип сингонии	Параметры решетки, Å		, Å^3	, Å^3	Z	Плотность, г/см^3
		а	с				рент..	пикн.
MgCeTe3O9	кубич.	7,66	-	112,36	449,46	4	10,10	9,95±0,15
СаCeTe3O9	тетрагон.	8,95	19,49	195,15	1561,20	8	6,01	6,01±0,00
SrCeTe3O9	тетрагон.	9,05	19,60	200,84	1606,71	8	6,24	6,21±0,05

На основании вышеизложенного можно констатировать, что впервые синтезированы твердофазным способом двойные теллуриты церия. Рентгенографически определены типы их сингонии и параметры элементарных ячеек. Данные рентгенографических исследований показывают, что все синтезированные соединения кристаллизуются в структурном типе искаженного перовскита Р_m3_m, что позволяет предположить о важных электрофизических свойствах соединений. Исследование в этом направлении продолжается. Рентгенографические характеристики новых теллуритов являются исходными материалами для включения в фундаментальные банки данных и справочники.

Литература:

1. Третьяков Ю.Д., Брылев О.А. // Журнал Русского химического общества. - 2000. - Т. 45. - Вып.4. - С. 10.

2. Ковба Л.М. Рентгенография в неорганической химии. – М.: МГУ. – 1991. – С. 69.