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

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. В. Мальцев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. В. Копорулина

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Е. А. Волкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

А. Е. Афанасьев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Russian Federation, 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
Russian Federation, ул. Вонсовского, 15, Екатеринбург, 620110

А. И. Жиляева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: aafanasik@yandex.ru

геологический факультет

Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Image of a section of an intergrowth of orthoborate and dimetaborate in reflected electrons (a) and the distribution of Al (b), La (c), Tb (d) over it.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Surface of La-Al-dimetaborate crystal after holding at 960°C for 1 (a), 2 (b) and 5 days (c, d).

Download (978KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Surface of La-Al-dimetaborate crystal after exposure at 980 (a) and 990°C (b) for 1 day.

Download (578KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. An intergrowth of needle-shaped crystals of phase 1 and rhomboid crystals of phase 2 against the background of a section of the surface of the initial La-Al-dimetaborate after calcination at 980°C for 1 day in reflected electrons (a) and the distribution of Al (b), La (c) and O (d) over it.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. X-ray diffraction pattern of La-Al-dimetaborate decomposition products after annealing at 990°C for 5 days.

Download (117KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Surface of Nd-Al dimetaborate crystal after holding at 960°C for 1 day: newly formed phases (a) and nest-like formation (b).

Download (270KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Morphology and phase composition of the surface of Nd-Al-dimetaborate samples after annealing at 960°C for 2 (a, b) and 5 days (c, d).

Download (930KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Backscattered electron image of a Nd-Al dimetaborate sample after annealing at 980°C for 2 days: decomposition products (a) and Al18B4O33 and NdBO3 crystals (b).

Download (597KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. X-ray diffraction pattern of Nd-Al-dimetaborate decomposition products after annealing at 980°C for 2 days.

Download (118KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Comparative DSC curves obtained at a scanning rate of 20°C/min and the decomposition temperatures (the onset of endothermic reactions) of a single-crystal sample of La-Al-dimetaborate obtained under different conditions: 1 – Rh–Pt crucible/argon; 2 – Al2O3 crucible/air; 3 – Rh–Pt crucible/air; black curve – TG.

Download (233KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. TG-DSC curves of the La-Al-dimetaborate sample obtained at a scanning rate of 20°C/min in the cyclic heating and subsequent cooling mode.

Download (245KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. DSC curves for crystals of NdAl2.07(B4O10)O0.6 (1), PrAl2.07(B4O10)O0.6 (2), CeAl2.07(B4O10)O0.6 (3), LaAl2.07(B4O10)O0.6 (4).

Download (238KB)
Indexing metadata
14. Fig. 13. Visual luminescence of La0.7Tb0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (left) and La0.7Eu0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (right) crystals upon excitation by UV radiation (360–390 nm).

Download (171KB)
Indexing metadata
15. Fig. 14. PL spectra of La0.7Eu0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (a), La0.7Tb0.3Al2.07(B4O10)O0.6 (b) crystals.

Download (226KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».