DOI: https://doi.org/10.20998/2079-0821.2018.39.01

ФІЗИКО-ХІМІЧНЕ ОХАРАКТЕРИЗУВАННЯ КООРДИНАЦІЙНИХ НІТРАТІВ РЗЕ І ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ – ПРЕКУРСОРІВ ОКСИДНИХ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

Oleksandr Grigorovich Dryuchko, Dmytro Oleksiyovych Storozhenko, Natalia Volodymyrivna Bunyakina, Bogdan Olegovich Korobko

Анотація


Комплексним системним дослідженням взаємодії структурних компонентів у системах нітратів рідкісноземельних і ІА елементів періодичної системи – прекурсорів сучасних багатокомпонентних оксидних поліфункціональних матеріалів на їх основі – встановлено утворення цілого класу лужних координаційних нітратів лантаноїдів. Всі вони синтезовані в монокристалічному виді. Їхній склад, атомно-кристалічну будову, форми координаційних поліедрів Ln, типи координації лігандів, ряд їхніх властивостей досліджено з використанням комплексу фізико-хімічних методів: хімічним, рентгенофазовим, рентгеноструктурним, ІЧ-спектроскопічним, кристалооптичним, термографічним, ГДГ лазерного випромінювання. З’ясовані об’єктивні кристалохімічні закономірності будови цього типу сполук поглиблюють розуміння про: хімічні і фізичні властивості Ln, їх комплесоутворюючу здатність; можливість утворення й існування в аналогічних системах асоційованих нових фаз і їх стійкість; вплив природи лантаноїдів і лужних металів на структуру комплексних аніонів і сполук у цілому; індивідуальність Ln комплексів; існування ізотипних за складом і структурою груп сполук за природними рядами лантаноїдів і лужних металів; роль NO3--груп в стереохімії цього класу нітратів; роль води у формуванні найближчого оточення іонів
Ln3+-комплексоутворювачів. Одержані дані є основою для виявлення, ідентифікації, контролю утворюваних фаз, визначення елементного складу і вмісту проб, проведення аналізу і порівняння фазового стану об’єктів у підготовчих стадіях перероблення в інноваційних технологіях з використанням нітратних попередників елементів різної електронної структури і різними комбінованими способами їх активації, встановлення технологічно-функціональних залежностей, керованого модифікування властивостей продуктів синтезу. На перспективність використання такого виду прекурсорів вказують існування достатньо представницького класу (понад 70) комплексних нітратів лантаноїдів, виявлення серед них ізотипних за складом і структурою груп сполук представників Y, La – Lu; Li – Cs, прояв комплексу цінних у технологічному відношенні притаманних їм властивостей.


Ключові слова


лужні координаційні нітрати лантаноїдів; кристалічна будова сполук; рентгенографічні дані; ІЧ-спектри поглинання; умови утворення; властивості

Повний текст:

PDF

Посилання


Mazurenko E. A., Gerasemchuk A. I., Trunova E. K. i dr. Koordi-nacionnye soedinenija metallov – prekursory funkcional’nyh mate-rialov [Coordination compounds of metals - precursors of functional materials]. Ukr. chem. journal. 2004. vol. 70, no. 7. pp. 32-37.

Belous A. G. Nekotorye tendencii razvitija funkcional’nyh materialov na osnove slozhnyh oksidnyh system [Some trends in the development of functional materials based on complex oxide systems]. Ukr. chem. journal. 2009. vol. 75, no. 7. pp. 3-14.

Zhang Q., Schmidt N., Lan J. et al. A facile method for the synthesis of the Li0,3La0,57TiO3 solid state electrolyte. Chem. Com. 2014, vol. 50, pp. 5593–5596.

Gavrilenko O. M., Pashkova O. V., Bіlous A. G. Kristalohіmіchnі osoblivostі ta vlastivostі Li+,{Na+, K+}-zamіwenih nіobatіv lantanu і strukturoju defektnogo perovskіtu [Crystallochemical properties and properties of Li+,{Na+, K+}-substituted niobates of lanthanum and the structure of defective perovskite]. Ukr. chem. journal. 2005. vol. 71, no. 8. pp. 73–77.

Fortal’nova E. A., Gavrilenko O. N., Belous A. G. i dr. Litijprovodjawie oksidy: sintez, struktura, jelektroprovodjawie svojstva [Lithium conductive oxides: synthesis, structure, electrically conducting properties]. Ros. chem. journal. 2008. vol. LII, no. 5. pp. 43–51.

Gavrilenko O.M. Lіtіj-provіdnі materіali na osnovі nіobatіv і tantalatіv lantanu: sintez, struktura, vlastivostі [Lithium-conductive materials based on niobates and tantalates of lanthanum: synthesis, structure, properties]. Ukr. chem. journal. 2004. vol. 70, no. 9. pp. 31–34.

Chu W-F., Thangadural V., Weppner W. Ionics – a key technology for our energy and environmental needs on the rise. Ionics. 2006, no. 12, pp. 1–6.

Ramzy A., Thangadural V. Tailor-Made Development of Fast Li Ion Conducting Garnet-Like Solid Electrolytes. A. Chem. Soc. 2010, vol. 2, no. 2, pp. 385–390.

Belous A. G. Slozhnye oksidy metallov dlja sverhvysoko-chastotnyh i vysokopronicaemyh dijelektrikov [Complex metal oxides for super-high-frequency and high-permeability dielectrics]. Ukr. chem. journal. 2008. vol. 74, no. 1. pp. 3-21.

Jena H., Govindan Kutty K.V. Studies on the ionic transport and structural investigations of La0,5Li0,5TiO3 perovskite synthesized by wet chemical methods and the effect of Ce, Zr substitution at Ti site. J. Mater. Sci. 2005, vol. 40, pp. 4737–4748.

Pat. 2440292 S 2 RU, C 01 B 3/18 Sposob poluchenija perovskitov [Method for obtaining perovskites]. Yakovleva I.S., Isupova L.A. (RU); application 2009149781/05; claimed. 31.12.2009; publ. 20.01.2012. Bul. no. 2, 19 p.

Varma A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S. et al. Solution Combustion Synthesis of Nanoscale Materials. American Chemical Society. Chem. Rev. 2016, vol. 116, pp. 14493–14586.

Schaak R. E., Mallouk T. E. Perovskites by Design: A Toolbox of Solid-State Reactions. Chemistry of Materials. 2002, vol. 14, no. 4, pp. 1455–1471.

Mendoza E., Padmasree K. P., Montemayor S. M. et al. Molten salts synthesis and electrical properties of Sr- and/or Mg-doped perovskite-type LaAlO3 powders. Journal of Materials Science. 2012, vol. 47, pp. 6076–6085.

Krjukova A. I., Korshunov I. A., ZHarkova A.S. i dr. Kompleksoobrazovanie redkih zemel’ v nitratnyh rasplavah. ІІІ., IV Izuchenie kompleksoobrazovanija neodima i prazeodima metodom fiziko-himicheskogo analiza [Complexation of rare earths in nitrate melts. III., IV Study of the complexation of neodymium and praseodymium by the method of physical and chemical analysis]. Radiochemistry. 1974. vol. 16, no. 6. pp. 791–798.

Manek E., Meyer G. Synthese und Struktur der ersten wasserfreien ternären Lithiumnitrate der Lanthanide, Li2[M(NO3)5] (M = La, Pr−Eu). Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1993, vol. 619, no. 3, pp. 513–516.

Manek E., Meyer G. Ternäre Lithium-Selten-Erd-Nitrate mit einsamen Nitrationen: Li3[M(NO3)5](NO3) (M = Gd–Lu, Y). Die Kristallstruktur von Li3Er (NO3)6 . Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1995, vol. 621, no. 11, pp. 1903–1906.

Zvereva I.A., Sankovich A.M., Missjul’ A.B. i dr. Mehanizm obrazovanija perovskitopodobnogo sloistogo oksida Na2Nd2Ti3O10 [Mechanism of formation of perovskite-like layered oxide Na2Nd2Ti3O10]. Physics and chemistry of glass. 2010. vol. 36, no. 2. pp. 261–269.

Zvereva I. A., Sankovich A. M., Missjul’ A. B. Termicheskaja ustojchivost’ sloistyh perovskitopodobnyh oksidov NaNdTiO4 i Na2Nd2Ti3O10 [Thermal stability of layered perovskite-like oxides NaNdTiO4 and Na2Nd2Ti3O10]. Journal of General Chemistry. 2010. vol. 80, no. 7. pp. 1076–1082.

Rodionov I. A., Siljukov O. I., Zvereva I. A. Issledovanie fotokataliticheskoj aktivnosti sloistyh oksidov ALnTiO4 (A = Na, Li, H) [Investigation of the photocatalytic activity of layered oxides ALnTiO4 (A = Na, Li, H)]. Journal of General Chemistry. 2012, no. 4. pp. 548–555.

Pat. 43549 Ukraїna. MPK G 05 D 23/00. Sposіb programnogo for-muvannja lіnіjnogo zakonu zmіni temperaturi nagrіvnika [Sposib program zakonovannya linnijnogo law zmіni temperaturi nagrevni-ka ]. O. G. Dryuchko, D. O. Storozhenko, N. V. Бунякіна, І. О. Іvanice – u 2009 01783; Declared 02.03.2009; Opubl. 25.08.2009, Bul. no.16. 10 p.

Storozhenko D. O., Drjuchko O. G., Bunjakіna N. V. ta іn. Hіmіchna vzaєmodіja j fazoutvorennja u sul’fatah, nіtratnih, hloridnih vodno-sol’ovih sistemah neodimu і luzhnih metalіv [Chemical interaction and phase formation in sulfates, nitrate, chloride water-salt systems of neodymium and alkali metals]. Bulletin of the NTU "KhPI". 2013, no. 57 (1030). pp. 121–126.

Drjuchko O. G., Storozhenko D. O., Bunjakіna N. V. ta іn. Hіmіchna vzaєmodіja і fazoutvorennja u nіtratnih vodno-sol’ovih sistemah rіdkozemel’nih elementіv і lіtіju [Chemical interaction and phase formation in nitrate water-salt systems of rare earth elements and lithium]. Bulletin of the NTU "KhPI". 2015, no. 52 (1094).

pp. 29–35.

Drjuchko O. G. Vikoristannja osoblivostej povedіnki strukturnih komponentіv RZE-vmіsnih vodno–sol’ovih sistem u pіdgotovchih procesah formuvannja bagatokomponentnih oksidnih funkcіonal’nih materіalіv [Use of features of behavior of structural components of RE-containing water-salt systems in the preparatory processes of formation of multicomponent oxide functional materials]. Bulletin of the NTU "KhPI". Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology. 2014, no. 53 (1095). pp. 33–40.

Drjuchko O. G., Storozhenko D. O., Bunjakіna N. V. ta іn. Hіmіchnі peretvorennja і vlastivostі promіzhnih faz u bagatokomponentnih RZE-vmіsnih sistemah nіtratnih prekursorіv u hodі obroblennja z teplovoju aktivacієju [Chemical transformations and properties of intermediate phases in multicomponent RE-containing systems of nitrate precursors during processing with thermal activation]. Bulletin of the NTU "KhPI". Series: Chemistry, Chemical Technology and Ecology. 2017, no. 48 (1269). pp. 34-46.

Eriksson B., Larrson L. O., Niinisto L. et al. Crystal and molecular structure of potassium diaquapentanitratolanthanate (III). Acta Chem. Scand. 1980. A 34. No. 8. pp. 567–572.

Carnall W.T., Siegel S., Ferraro J.R. et al. Anhydrous double nitrate salts of lanthanoides. Inorg. Chem. 1973, vol. 12, no. 3,

pp. 560–564.

Vigdorchik A. G., Malinovskij Ju. A., Drjuchko A. G. Poluchenie i kristallicheskaja struktura Cs[Nd(NO3)4(H2O)3] [Preparation and crystalline structure of Cs[Nd(NO3)4(H2O)3]]. Journal of structural chemistry. 1989. vol. 30, no. 5. pp. 175-179.

Vigdorchik A. G., Malinovskij JU. A., Drjuchko A. G. Poluchenie i kristallicheskaja struktura Cs2[Nd(NO3)5(H2O)2] [Preparation and crystalline structure of Cs2[Nd(NO3)5(H2O)2]]. Crystallography. 1989. vol. 34, no. 2. pp. 292-296.