Crystal Structure and Thermodynamic Properties of the RGaTi2O7 (R = Sm, Ho, Tm, Yb) Titanates

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The RGaTi2O7 (R = Sm, Ho, Tm, Yb) substituted titanates have been prepared by solid-state reactions, by firing mixtures of the Ga2O3, TiO2, and R2O3 oxides in air at 1273 and 1573 K, and their crystal structure has been determined using X-ray diffraction. The effect of temperature (320–1000 K) on the heat capacity of the synthesized compounds has been studied by differential scanning calorimetry. The experimental Cp(T) data have been used to calculate the principal thermodynamic functions of the titanates. Using the group contribution method, we evaluated the standard enthalpy and Gibbs energy of formation of the RGaTi2O7 (R = Sm, Ho, Tm, Yb) titanates.

About the authors

L. T. Denisova

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

L. G. Chumilina

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

Yu. F. Kargin

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
119991, Moscow, Russia

G. V. Vasil’ev

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

V. V. Beletskii

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

V. M. Denisov

Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

References

  1. Комиссарова Л.Н., Шацкий В.М., Пушкина Г.Я. и др. Соединения редкоземельных элементов. Карбонаты, оксалаты, нитраты, титанаты. М.: Наука, 1984. 235 с.
  2. Li C., Xiang H., Chen J., Fang L. Phase Transition, Dielectric Relaxation and Piezoelectric Properties of Bismuth Doped La2Ti2O7 Ceramics // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 1153–1158.
  3. Zhang W., Zhang L., Zong H. et al. Synthesis and Characterization of Ultrafine Ln2Ti2O7 (Ln = Sm, Gd, Dy, Er) Pyrochlore Oxides by Stearic Method // Mater. Character. 2010. V. 61. P. 154–158. https://doi.org/10.1016/j.materchar.2009.11.005
  4. Gao Z., Wu L., Gu W., Zhang T. et al. Anisotropic Conductivity of Ferroelectric La2Ti2O7 Ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2017. V. 37. № 1. P. 137–143. https://doi.org/10.1016/j.eurceramsoc.2016.08.020
  5. Ben Amor N., Bejar M., Hussein M. et al. Synthesis, Magnetic Properties, Magnetic Entropy and Arrot Plot of Antiferromagnetic Frustated Er2Ti2O7 Compound // Supercond. Nov. Magn. 2012. V. 25. P. 1035–1042. https://doi.org/10.1007/s10948-011-1344-9
  6. Суслов Д.Н. Теплоемкость и теплопроводность титаната диспрозия // Перспективные материалы. 2004. № 3. С. 28–30.
  7. Васильева М.Ф., Герасюк А.К., Гоев А.И. и др. Высококачественные оптические покрытия для видимой и ближней ИК-областей спектра, созданные на базе новых пленкообразующих материалов – дититаната гадолиния и дититаната лютеция // Прикл. физика. 2007. № 8. С. 91–98.
  8. Hwang D.W., Lee J.S., Li W., Oh S.H. Electronic Band Structure and Photocatalytic Activity of Ln2Ti2O7 (Ln = La, Pr, Nd) // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 4963–4970. https://doi.org/10.1021/jp034229n
  9. Chen C., Gao Z., Yan H., Reece M.J. Crystallographic Structure and Ferroelectricity of (AxLa1–x)2Ti2O7 (A = Sm and Eu) Solid Solutions with High Tc // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V. 98. № 2. P. 523–530. https://doi.org/10.1111/jacs.13970
  10. Gao Z., Shi B., Ye H. et al. Ferroelectric and Dielectric Properties of Nd2–xCexTi2O7 Ceramics // Adv. Appl. Ceram. 2014. V. 144. № 4. P. 191–197. https://doi.org/10.1179/1743676114Y.0000000221
  11. Генкина Е.А., Адрианов И.И., Белоконева Е.А. и др. Синтетический GdGaTi2O7 – новая полиморфная модификация полимигнита // Кристаллография. 1991. Т. 36. № 9. С. 1408–1414.
  12. Петраковский Г.А., Дрокина Т.В., Великанов Д.А. и др. Физика твердого тела. 2012. Т. 54. № 9. С. 1701–1704.
  13. Drokina T.V., Petrakovskii G.A., Molokeev M.S. et al. Spin-Glass Magnetism in RFeTi2O7 (R = Lu and Tb) // Phys. Procedia. 2015. V. 312. P. 580–588. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2015.12.074
  14. Drokina T.V., Petrakovskii G.A., Velikanov D.A., Molokeev M.S. X-ray and Magnetic Measurements of TmFeTi2O7 // Solid State Phenom. 2014. V. 215. P. 470–473. https://doi.org/10.4028/www.scintific.net/SSP.215.470
  15. Дрокина Т.В., Петраковский Г.А., Молокеев М.С., Великанов Д.А. Синтез, кристаллическая структура и магнитные свойства соединения YbFeTi2O7 // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 3. С. 526–530.
  16. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Каргин Ю.Ф., Рябов В.В., Чумилина Л.Г., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Структура и термодинамические свойства титанатов DyGaTi2O7 и EuGaTi2O7 // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 7. С. 768–775. https://doi.org/10.31857/S0002337X21070058
  17. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Чумилина Л.Г. и др. Теплоемкость и термодинамические функции GdGaTi2O7 в области 320–1000 K // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 4. С. 471–474.
  18. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Рябов В.В., Каргин Ю.Ф., Чумилина Л.Г., Денисов В.М. Кристаллическая структура и термодинамические свойства титаната ErGaTi2O7 // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 4. С. 492–497. https://doi.org/10.31857/S00444457X21040085
  19. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Чумилина Л.Г., Каргин Ю.Ф., Денисов В.М., Рябов В.В. Синтез, кристаллическая структура и термодинамические свойства LuGaTi2O7 // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 12. С. 1311–1316. https://doi.org/10.31857/S0002337X20120052
  20. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Денисов В.М. Высокотемпературная теплоемкость Tb2Sn2O7 // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 1. С. 71–73. https://doi.org/10.7868/S0002337X17010043
  21. Shannon R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Inter-atomic Distances in Halides and Chalcogenides // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751–767.
  22. Maier C.G., Kelley K.K. An Equation for the Representation of High Temperature Heat Content Data // J. Am. Chem. Soc. 1932. V. 54. № 8. P. 3243–3246. https://doi.org/10.1021/ja01347a029
  23. Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Yarbro S.L. Ptediction of Standard Heats and Gibbs Free Energies of Formation of Solid Inorganic Salts from Group Contributions // Ind. Eng. Res. 1995. V. 34. P. 4577–4582.
  24. Navrotsky A., Lee W., Mielewczyk-Gryn A., Ushakov S.V. et al. Thermodynamics of Solid Phases Containing Rare Earth Oxides // J. Chem. Thermodyn. 2015. V. 88. P. 126–141. https://doi.org/10.1016/jct.2015.04.008

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (126KB)
Indexing metadata
3.

Download (47KB)
Indexing metadata
4.

Download (97KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.Т. Денисова, Л.Г. Чумилина, Ю.Ф. Каргин, Г.В. Васильев, В.В. Белецкий, В.М. Денисов