Раствор-расплавная кристаллизация, термическая стабильность и люминесцентные свойства кристаллов RAl2.07(B4O10)O0.6 (R = La–Nd)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В работе обсуждаются результаты выращивания монокристаллов редкоземельно-алюминиевых диметаборатов RAl2.07(B4O10)O0.6 (R = La–Nd) из высокотемпературного раствора-расплава на основе K2Mo3O10. Исследованы состав, термические свойства полученных кристаллов, а также спектры люминесценции легированных Tb3+ и Eu3+ твердых растворов (Eu,Tb)LaAl2.07(B4O10)O0.6. Показано, что такие соединения склонны к постепенному разложению в открытых системах при температурах ниже температур плавления. Установлен механизм их разложения в зависимости от типа редкоземельного катиона. Образец, легированный Tb3+, характеризуется эмиссией с максимальной интенсивностью при 541 нм, а Eu3+ – имеет наиболее интенсивный пик при 613 нм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Мальцев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. В. Копорулина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. А. Волкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. Е. Афанасьев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Н. С. Упорова

Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО Российской академии наук

Email: aafanasik@yandex.ru
Россия, ул. Вонсовского, 15, Екатеринбург, 620110

А. И. Жиляева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  1. Пашкова А.В., Сорокина О.А., Леонюк Н.И., Тимченко Т.И., Белов Н.В. Новая серия двойных метаборатов // ДАН СССР. 1981. Т. 258. № 1. С. 103–106.
  2. Пущаровский Д.Ю., Карпов О.Г., Леонюк Н.И., Белов Н.В. Кристаллическая структура нестехиометричного Nd, Al-диметабората NdA12.07[B4 O10]O0.6 // ДАН СССР. 1978. Т. 241. № 1. C. 91–94.
  3. Antipin A.M., Volkova E.A., Rassulov V.A., Kuzmin N.N., Borovikova E.Yu., Latanova E.A., Koporulina E.V. A New Double-cell Polytype of Samarium Aluminum Dimetaborate: Synthesis, Crystal Structure, and Spectroscopic Characterization // Mater. Today Commun. 2022. V. 31. P. 103317. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103317
  4. Della Ventura G., Parodi G., Mottana A., Chaussidon M. Peprossiite-(Ce), a New Mineral from Campagnano (Italy): the First Anhydrous Rare-earth-element Borate // Eur. J. Mineral. 1993. V. 5. P. 53–58. https://doi.org/10.1127/ejm/5/1/0053
  5. Capitelli F., Chita G., Leonyuk N., Koporulina E., Bellatreccia F., Della Ventura G. REEAl2.07(B4O10)O0.60 Dimetaborates (REE = La, Pr); Synthesis and X-ray Structural Characterization // Z. Kristallogr. 2011. V. 236. P. 219–225. https://doi.org/10.1524/zkri.2011.1310
  6. Guo S., Liu L., Xia M., Wang X. C., Bai L., Xu B., Huang Q., Chen C. W. Crystal Growth, Structure and Optical Properties of a New Acentric Crystal La2Al4,68B2O22 with Short UV Absorption Edge // New J. Chem. 2016. V. 40. P. 4870–4873. https://doi.org/10.1039/C5NJ03646A
  7. Ren Q., Zhao Y., Wu X., Zheng J., Ren Y., Hai O. Luminescence Properties and Energy Transfer of LaAl2.03B4O10.54: Dy3+, Eu3+ Phosphors // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 243. P. 122623. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.122623
  8. Ren Q., Zhao Y., Wu X., Du L., Pei M., Hai O. Luminescence Properties and Energy Transfer of Color-tunable LaAl2.03B4O10.54: Tm3+, Dy3+ Phosphors // Polyhedron. 2021. V. 204. P. 115266. https://doi.org/10.1016/j.poly.2021.115266
  9. Qiao X., Cheng Y., Qin C., Tao Z., Huang Y., Cai P., Chen C., Seo H.J. Preparation and Spectral Characteristics of Ce3+-activated Boroaluminate LaAl2B3O9 // Appl. Phys. A. 2015. V. 118. P. 749–756. https://doi.org/10.1007/s00339-014-8795-3
  10. Yang P., Yu W., Wang J., Wei J., Liu Y. LaAl2.03(B4O10)O0.54 // Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 1998. V. 54. P. 11–12. https://doi.org/10.1107/S010827019701072X
  11. Konone N.V., Viagin O.G., Seminko V.V., Maksimchuk P.O., Koporulina E.V., Leonyuk N.I., Malyukin Y.V. Quantum Splitting in Praseodymium-doped Lanthanum Aluminum Dimetaborate Crystals at X-ray Excitation // Spectrosc. Lett. 2017. V. 50. № 7. P. 359–363. https://doi.org/10.1080/00387010.2017.1321021
  12. Копорулина Е.В., Мальцев В.В., Леонюк Н.И., Волкова Е.А. Синтез, особенности морфологии и состава кристаллов твердых растворов RAl2.07(B4O10)O0.6 (R – La, Ce, Pr, Gd) // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 7. С. 780–787. https://doi.org/10.31857/s0002337x20070076
  13. Inorganic Crystal Structure Data Base – ICSD; Fachinformationzentrum (FIZ) Karlsruhe: Karlsruhe, Germany. 2021.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение участка сростка ортобората и диметабората в отраженных электронах (а) и распределение по нему Al (б), La (в), Tb (г).

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поверхность кристалла La-Al-диметабората после выдержки при 960°С в течение 1 (а), 2 (б) и 5 сут (в, г).

Скачать (978KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поверхность кристалла La-Al-диметабората после выдержки при 980 (а) и 990°С (б) в течение 1 сут.

Скачать (578KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сросток игольчатых кристаллов фазы 1 и ромбовидных кристаллов фазы 2 на фоне участка поверхности исходного La-Al-диметабората после прокаливания при 980°С в течение 1 сут в отраженных электронах (а) и распределение по нему Al (б), La (в) и O (г).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рентгенограмма продуктов разложения La-Al-диметабората после отжига при 990°С в течение 5 сут.

Скачать (117KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Поверхность кристалла Nd-Al-диметабората после выдержки при 960°С в течение 1 сут: новообразованные фазы (а) и гнездоподобное образование (б).

Скачать (270KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Морфология и фазовый состав поверхности образцов Nd-Al-диметабората после отжига при 960°C в течение 2 (а, б) и 5 сут (в, г).

Скачать (930KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изображение в отраженных электронах образца Nd-Al-диметабората после отжига при 980°С в течение 2 сут: продукты разложения (а) и кристаллы Al18B4O33 и NdBO3 (б).

Скачать (597KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Рентгенограмма продуктов разложения Nd-Al-диметабората после отжига при 980°С в течение 2 сут.

Скачать (118KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сравнительные ДСК-кривые, полученные при скорости сканирования 20°С/мин, и температуры разложения (начала эндотермических реакций) монокристаллического образца La-Al-диметабората, полученные при различных условиях: 1 – Rh–Pt-тигель/аргон; 2 – Al2O3-тигель/воздух; 3 – Rh–Pt-тигель/воздух; черная кривая – ТГ.

Скачать (233KB)
Метаданные
12. Рис. 11. ТГ–ДСК-кривые образца La-Al-диметабората, полученные при скорости сканирования 20°С/мин в циклическом режиме нагрева и последующего охлаждения.

Скачать (245KB)
Метаданные
13. Рис. 12. ДСК-кривые для кристаллов NdAl2.07(B4O10)O0.6 (1), PrAl2.07(B4O10)O0.6 (2), CeAl2.07(B4O10)O0.6 (3), LaAl2.07(B4O10)O0.6 (4).

Скачать (238KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Визуальная люминесценция кристаллов La0.7Tb0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (слева) и La0.7Eu0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (справа) при возбуждении УФ-излучением (360–390 нм).

Скачать (171KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Спектры ФЛ кристаллов La0.7Eu0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (а), La0.7Tb0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (б).

Скачать (226KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024