Фазообразование в системе тройных фосфатов Sr–M2+–Ln3+ (M2+ = Zn2+, Mg2+, Mn2+; Ln3+ = Eu3+, Tb3+)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Рассмотрено фазообразование в системе тройных фосфатов Sr–M2+–Ln3+ (M2+ = Zn2+, Mg2+, Mn2+; Ln3+ = Eu3+, Tb3+). Изучены особенности формирования фазы стронциовитлокита, а также особенности изоморфизма в сериях фосфатов Sr9–xMnxTb(PO4)7, Sr9–xMgxEu(PO4)7 и Sr9–xZnxEu(PO4)7 (0 ≤ x ≤ 1.0), полученных методом твердофазного синтеза. Показано, что непрерывная серия твердых растворов данных составов не образуется. Кристаллизация фаз в структурном типе стронциовитлокита наблюдается только для стехиометрических фосфатов Sr8MgEu(PO4)7 и Sr8ZnEu(PO4)7. Проведен кристаллохимический анализ возможности фазообразования стронциовитлокита в изученных сериях. Показано, что образцы со структурой стронциовитлокита имеют центросимметричное строение (пр. гр. R3m) в отличие от родоначальника структурного семейства – минерала витлокита и его синтетических аналогов на основе кальция. Обозначены предпосылки формирования фосфатов со структурой стронциовитлокита. Изучены фотолюминесцентные свойства, показано, что образцы обладают стабильной фотолюминесценцией в красно-оранжевой области за счет излучения катионов Eu3+, тогда как в серии Sr9–xMnxTb(PO4)7 наблюдается тушение фотолюминесценции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Никифоров

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

К. Н. Яшина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

Е. С. Жуковская

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

С. И. Гутников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: nikiforoviv@my.msu.ru
Россия, Москва

С. М. Аксенов

Кольский научный центр РАН

Email: nikiforoviv@my.msu.ru

Геологический институт; Лаборатория арктической минералогии и материалов

Россия, Апатиты

Д. В. Дейнеко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Кольский научный центр РАН

Email: nikiforoviv@my.msu.ru

Лаборатория арктической минералогии и материалов, Кольский научный центр РАН

Россия, Москва; Апатиты

Список литературы

  1. Zhang Z.-W., Wu Y.-N., Shen X.-H. et al. // Opt. Laser Technol. 2014. V. 62. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2014.02.014
  2. Zhu D., Liao M., Mu Z., Wu F. // J. Electron. Mater. 2018. V. 47. № 8. P. 4840. https://doi.org/10.1007/s11664-018-6380-9
  3. Deyneko D.V., Aksenov S.M., Nikiforov I.V. et al. // Cryst. Growth Des. 2020. V. 20. № 10. P. 6461. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00637
  4. Никифоров И.В., Дейнеко Д.В., Спасский Д.А., Лазоряк Б.И. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 8. С. 859. https://doi.org/10.1134/s0002337x19070121
  5. Nord A.G. // Monatshefte. 1983. V. 11. P. 489.
  6. Judd B.R. // J. Chem. Phys. 1966. V. 44. № 2. P. 839. https://doi.org/10.1063/1.1726774
  7. Britvin S.N., Pakhomovskii Y.A., Bogdanova A.N., Skiba V.I. // Can. Mineral. 1991. V. 29. № 1. P. 87.
  8. Atencio D., Azzi A.d.A. // Mineralog. Mag. 2020. V. 84. № 6. P. 928. https://doi.org/10.1180/mgm.2020.86
  9. Szyszka K., Nowak N., Kowalski R.M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2022. V. 10. № 23. P. 9092. https://doi.org/10.1039/D2TC00891B
  10. Chen J., Liang Y., Zhu Y. et al. // J. Lumin. 2019. V. 214. P. 116569. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116569
  11. Jiang Y., Liu W., Cao X. et al. // J. Rare Earths. 2017. V. 35. № 2. P. 142. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(17)60892-5
  12. Leng Z., Li L., Che X., Li G. // Mater. Des. 2017. V. 118. P. 245. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.01.038
  13. Dai S., Zhang W., Zhou D. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 17. P. 15493. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.08.097
  14. Cheng L., Zhang W., Li Y. et al. // Ceram. Int. 2017. V. 43. № 14. P. 11244. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.174
  15. Sarver J.F., Hoffman M.V., Hummel F.A. // J. Electrochem. Soc. 1961. V. 108. № 12. P. 1103. https://doi.org/10.1149/1.2427964
  16. Sun W., Li H., Li B. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2019. V. 30. № 10. P. 9421. https://doi.org/10.1007/s10854-019-01272-6
  17. Huang C.H., Chiu Y.C., Yeh Y.T. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. V. 4. № 12. P. 6661. https://doi.org/10.1021/am302014e
  18. Luo J., Zhou W., Fan J. et al. // J. Lumin. 2021. V. 239. P. 118369. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118369
  19. Zhou J., Chen M., Ding J. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 22. P. 31940. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.080
  20. Tang W., Xue H. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 107. P. 62230. https://doi.org/10.1039/C4RA10274F
  21. Zhou W., Fan J., Luo J. et al. // Mater. Today Chem. 2023. V. 27. P. 101263. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.101263
  22. Chi F., Dai W., Jiang B. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. № 27. P. 15632. https://doi.org/10.1039/D0CP02544E
  23. Ding X., Wang Y. // Acta Mater. 2016. V. 120. P. 281. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.070
  24. Ma X., Sun S., Ma J. // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. № 11. P. 116207. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab47c6
  25. Yu Q., Wang L., Huang P. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2020. V. 31. № 1. P. 196. https://doi.org/10.1007/s10854-018-0501-3
  26. Kim D., Seo Y.W., Park S.H. et al. // Mater. Res. Bull. 2020. V. 127. P. 110856. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.110856
  27. Belik A.A., Lazoryak B.I., Pokholok K.V. et al. // J. Solid State Chem. 2001. V. 162. № 1. P. 113. https://doi.org/10.1006/jssc.2001.9363
  28. Gallyamov E.M., Titkov V.V., Lebedev V.N. et al. // Materials. 2023. V. 16. № 12. P. 4392. https://doi.org/10.3390/ma16124392
  29. Mosafer H.S.R., Paszkowicz W., Minikayev R. et al. // Crystals. 2023. V. 13. № 5. P. 853. https://doi.org/10.3390/cryst13050853
  30. Xie G., Wu M., Li T. et al. // Phys. Status Solidi. B. 2022. V. 259. № 11. P. 2200259. https://doi.org/10.1002/pssb.202200259
  31. Helode S.J., Kadam A.R., Dhoble S.J. // J. Solid State Chem. 2023. V. 325. P. 124149. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.124149
  32. Zhou J., Chen M., Zhang J. et al.// Chem. Eng. J. 2021. V. 426. P. 131869. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131869
  33. Zhang C., Yao C. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 24. P. 34721. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.011
  34. Никифоров И.В., Дейнеко Д.В., Дускаев И.Ф. // ФТТ. 2020. Т. 62. Вып. 5. С. 766. https://doi.org/10.21883/FTT.2020.05.49243.19M
  35. Deyneko D.V., Nikiforov I.V., Spassky D.A. et al. // CrystEngComm. 2019. V. 21. № 35. P. 5235. https://doi.org/10.1039/C9CE00931K
  36. Deyneko D.V., Morozov V.A., Vasin A.A. et al. // J. Lumin. 2020. V. 223. P. 117196. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117196
  37. Nikiforov I.V., Spassky D.A., Krutyak N.R. et al. // Molecules. 2024. V. 29. № 1. P. 124. https://doi.org/10.3390/molecules29010124
  38. Deyneko D.V., Nikiforov I.V., Spassky D.A. et al. // J. Alloys Compd. 2021. V. 887. P. 161340. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161340
  39. Belik A.A., Izumi F., Ikeda T. et al. // Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements. 2002. V. 177. № 6–7. P. 1899. https://doi.org/10.1080/10426500212245
  40. Bessière A., Benhamou R.A., Wallez G. et al. // Acta Mater. 2012. V. 60. № 19. P. 6641. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2012.08.034
  41. Ilton E.S., Post J.E., Heaney P.J. et al. // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 366. P. 475. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.159
  42. Langell M.A., Hutchings C.W., Carson G.A., Nassir M.H. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1996. V. 14. № 3. P. 1656. https://doi.org/10.1116/1.580314
  43. Soares E.A., Paniago R., de Carvalho V.E. et al. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 3. P. 035419. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.035419
  44. Stranick M.A. // Surf. Sci. Spectra. 1999. V. 6. № 1. P. 39. https://doi.org/10.1116/1.1247889
  45. Stranick M.A. // Surf. Sci. Spectra. 1999. V. 6. № 1. P. 31. https://doi.org/10.1116/1.1247888
  46. Никифоров И.В., Титков В.В., Аксенов С.М. и др. // Журн. структур. химии. 2024. Т. 65. № 8. С. 131548. https://doi.org/10.26902/jsc\_id131548
  47. Dickens B., Schroeder L.W., Brown W.E. // J. Solid State Chem. 1974. V. 10. № 3. P. 232. https://doi.org/10.1016/0022-4596(74)90030-9
  48. Gopal R., Calvo C., Ito J., Sabine W.K. // Can. J. Chem. 1974. V. 52. № 7. P. 1155. https://doi.org/10.1139/v74-181
  49. Batool S., Liaqat U., Babar B., Hussain Z. // J. Korean Ceram. Soc. 2021. V. 58. № 5. P. 530. https://doi.org/10.1007/s43207-021-00120-w
  50. Deyneko D.V., Spassky D.A., Antropov A.V. et al. // Mater. Res. Bull. 2023. V. 165. P. 112296. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2023.112296
  51. Shannon R. // Acta Cryst. A. 1976. V. 32. P. 751. https://doi.org/10.1107/s0567739476001551
  52. Han Y.-j., Wang S., Liu H. et al. // J. Alloys Compd. 2020. V. 844. P. 156070. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156070
  53. Lakshminarayana G., Buddhudu S. // Mater. Chem. Phys. 2007. V. 102. № 2. P. 181. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2006.11.020

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы Sr9–xMgxEu(PO4)7 и штрихдифрактограммы фаз Sr9Fe1.5(PO4)7 (PDF-2 51-427) (1), Sr3Eu(PO4)3 (PDF-2 48-410) (2), Sr3(PO4)2 (PDF-2 80-1614) (3) (a); процентное содержание фаз Sr9–xM2+xEu(PO4)7, M2+ = Mg2+ (б), Zn2+ (в).

Скачать (383KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы Sr9–xMnxTb(PO4)7 и штрихдифрактограммы фаз Sr9Fe1.5(PO4)7 (PDF-2 51-427) (1) и Sr3(PO4)2 (PDF-2 80-1614) (2) (рефлексы фазы Tb7O12 (PDF-2 34-518) обозначены звездочкой) (а); процентное содержание фаз Sr9–xMnxTb(PO4)7 (б).

Скачать (329KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РФЭ-спектры Mn2p (а) и Mn3s (б) Sr9–xMnxTb(PO4)7 при x = 0.2 (1), 1.0 (2).

Скачать (223KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Концентрационный треугольник Розебома для систем Sr3(PO4)2–Mg3(PO4)2–EuPO4 (а) и Sr3(PO4)2–Mn3(PO4)2–TbPO4 (б): e – фаза эвлитина Sr3Eu(PO4)3 (Sr3Tb(PO4)3); s – SrMg2(PO4)2 (SrMn2(PO4)2); m – Mg3(PO4)2:0.5Eu3+; w1 – (Sr0.86Mg0.14)3(PO4)2, w2 – (Sr0.95Mg0.04)3(PO4)2, w3 – Sr9Mn1.5(PO4)7 [39]; звездочкой отмечены составы, полученные в настоящей работе (звездочка в кружке – однофазный состав).

Скачать (267KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структура пальмиерита Sr3(PO4)2 (а) и сравнение октаэдрических позиций Sr1O6+6 в пальмиерите (б) и M5O6 в стронциовитлоките (в) с указанием средних расстояний между центральным атомом и кислородом.

Скачать (160KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектры возбуждения (λизл = 615 нм) (a) и излучения (λвозб = 395 нм) (б) ФЛ Sr8MgEu(PO4)7 (1) и Sr8ZnEu(PO4)7 (2).

Скачать (170KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры возбуждения (λизл = 547 нм) (a) и излучения (λвозб = 375 нм) (б) ФЛ Sr9–xMnxTb(PO4)7.

Скачать (264KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025