Структура и поведение при нагревании фосфатов лантаноидов, полученных методами прямого осаждения и гидротермального синтеза
- Авторы: Корытцева А.К.1, Орлова А.И.1, Атопшев А.А.1, Турченко В.А.2, Бескровный А.И.2, Мурашов А.А.1, Нохрин А.В.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Объединенный институт ядерных исследований
- Выпуск: Том 59, № 8 (2023)
- Страницы: 878-887
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231969
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23080067
- EDN: https://elibrary.ru/SHQWEK
- ID: 231969
Цитировать
Аннотация
Методами прямого осаждения из кислых растворов получены фосфаты со структурой минерала монацита – NdPO4, GdPO4, твердый раствор La0.3Nd0.5Sm0.1Eu0.1PO4, моделирующий состав фракции РАО, и YbPO4, кристаллизующийся в структуре ксенотима. В гидротермальных условиях получены кристаллогидраты NdPO4·0.67Н2О со структурой минерала рабдофана и YbPO4 со структурой ксенотима. Размер областей когерентного рассеяния порошков варьируется от 13 до 65 нм, морфология и размер порошков зависят от способа синтеза. При нагревании до 1170 K порошки сохраняют свой фазовый состав. Средние значения коэффициентов теплового расширения при 900 К находятся в интервале (5.6–9.6) × 10–6 K–1, что позволяет отнести исследуемые материалы к классу среднерасширяющихся.
Ключевые слова
Об авторах
А. К. Корытцева
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университетим. Н.И. Лобачевского
Автор, ответственный за переписку.
Email: koak@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
А. И. Орлова
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университетим. Н.И. Лобачевского
Email: koak@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
А. А. Атопшев
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университетим. Н.И. Лобачевского
Email: koak@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
В. А. Турченко
Объединенный институт ядерных исследований
Email: koak@mail.ru
Россия, 141980, Московская обл., Дубна, ул. Жолио-Кюри, 6
А. И. Бескровный
Объединенный институт ядерных исследований
Email: koak@mail.ru
Россия, 141980, Московская обл., Дубна, ул. Жолио-Кюри, 6
А. А. Мурашов
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университетим. Н.И. Лобачевского
Email: koak@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
А. В. Нохрин
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университетим. Н.И. Лобачевского
Email: koak@mail.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
Список литературы
- Orlova A.I., Ojovan M.I. Ceramic Mineral Waste-Forms for Nuclear Waste Immobilization // Materials. 2019. V. 12. № 16. P. 2638. https://doi.org/10.3390/ma12162638
- Clavier N., Podor R., Dacheux N. Crystal Chemistry of the Monazite Structure // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. № 6. P. 941–976.https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.12.019
- Cuney M., Mathieu R. Extreme Light Rare Earth Element Mobilization by Diagenetic Fluids in The Geological Environment of the Oklo Natural Reactor Zones, Franceville basin, Gabon // Geology. 2000. V. 28. № 8. P. 743–746.
- Montel J.-M., Razafimahatratra D., Ralison B., Parseval P., Thibault M., Randranja R. Monazite from Mountain to Ocean: A Case Study from Trolognaro (Fort-Dauphin), Madagascar // Eur. J. Mineral. 2011. V. 23. P. 745–757. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2011/0023-2149
- Ewing C., Weber W.J., Clinard F.W. Radiation Effects in Nuclear Waste Forms for High-Level Radioactive Waste // Progr. Nucl. Energy. 1995. V. 29. № 2. P. 63–127.https://doi.org/10.1016/0149-1970(94)00016-Y
- Heuser J., Bukaemskiy A.A., Neumeier S., Neumann A., Bosbach D. Raman and Infrared Spectroscopy of Monazite-Type Ceramics Used for Nuclear Waste Conditioning // Progr. Nucl. Energy. 2014. V. 72. P. 149–155. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2013.09.003
- Dellen J., Kegler P., Gatzen C., Schreinemachers C., Shelyug A., Klinkenberg M., Navrotsky A., Bosbach D. Structural and Thermodynamic Mixing Properties of La1–xNdxPO4 Monazite-Type Solid Solutions // J. Solid State Chem. 2019. V. 270. P. 470–478.https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.11.040
- Terra O., Clavier N., Dacheux N., Podor R. Preparation and Characterization of Lanthanum–Gadolinium Monazites as Ceramics for Radioactive Waste Storage // New J. Chem. 2003. V. 27. № 6. P. 957–967. https://doi.org/10.1039/B212805P
- Neumeier S., Arinicheva Y., Clavier N., Podor R., Bukaemskiy A., Modolo G., Dacheux N., Bosbach D. The Effect of the Synthesis Route of Monazite Precursors on the Microstructure of Sintered Pellets // Progr. -Nucl. Energy. 2016. V. 92. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2016.07.011
- Potanina E., Golovkina L., Orlova A., Nokhrin A., Boldin M., Sakharov N. Lanthanide (Nd Gd) Compounds with Garnet and Monazite Structures. Powders Synthesis by “Wet” Chemistry to Sintering Ceramics by Spark Plasma Sintering // J. Nucl. Mater. 2016. V. 473. P. 93–98.
- Abraham M.M., Boatner L.A., Quinby T.C., Thomas D.K., Rappaz M. Preparation and Compaction of Synthetic Monazite Powders // Radioactive Waste Management. 1980. V. 1(2). P. 181–191.
- DIFFRAC.EVA. Release 2011. Copyright Bruker AXS 2010, 2011. Version 2.0. www.bruker-axs.com.
- Kraus W., Nolze G. POWDER CELL – a Program for the Representation and Manipulation of Crystal Structures and Calculation of the Resulting X-ray Powder Patterns // J. Appl. Crystallogr. 1996. V. 29. P. 301–303.
- Mooney R.C.L. X-ray Diffraction Study of Cerous Phosphate and Related Crystals. I. Hexagonal Modification // Acta Crystallogr. 1950. V. 3. P. 337.
- Perriere L., Bregiroux D., Naitali B., Audubert F., Champion E., Smith D.S., Bernache-Assollant D. Microstructural Dependence of the Thermal and Mechanical Properties of Monazite LnPO4 (Ln = La to Gd) // J. Eur. Ceram. Soc. 2007. V. 27. P. 3207–3213.
- Han J., Wang Y., Liu R., Fan W. Theoretical and Experimental Investigation of Xenotime-type Rare Earth Phosphate REPO4, (RE = Lu, Yb, Er, Y and Sc) for Potential Environmental Barrier Coating Applications // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 13681.