Phase equilibria in the quasi–ternary Li2O–Mn2O3–Eu2O3 system

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Series of samples of quasi–ternary Li2O–Mn2O3 – Eu2O3 system, synthesized from of precursors subjected to preliminary mechanochemical activation and annealed in air at temperatures of 700–1100°C have been systematically studied by powder X–ray diffraction(pXRD) and thermal analysis (TG–DSC) methods. The possibility of substituting Mn for Eu for the LiMn2–xEuxO4 spinel phase is estimated. Within the framework of the Li–Mn–Eu concentration triangle, a subsolidus isobaric diagram and a projection of the liquidus surface of the Li–Mn–Eu–O system were constructed using models of polythermal phase diagrams of the LiEuO2–LiMnO2 and LiEuO2–LiMn2O4 sections. The temperatures of eutectic equilibria with the participation of three crystalline phases and a melt were determined.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. A. Buzanov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the RAS

Author for correspondence.
Email: gbuzanov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow, 119071

G. D. Nipan

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the RAS

Email: gbuzanov@yandex.ru
Russian Federation, Moscow, 119071

References

  1. Thackeray M.M., Amine K. // Nature Energy. 2021. V. 6. P. 933. https://doi.org/10.1038/s41560-021-00860-3
  2. Goodenough J.B. // Nobel Lecture. 2019. V. 8. P. 165.
  3. Armstrong A.R., Bruce P.G. // Nature. 1996. V. 381. № 6582. P. 499. https://doi.org 10.1038/381499a0
  4. Thackeray M.M., Johnson C.S., Vaughey J.T. et al. // J. Mater. Chem. 2005. V. 15. № 23. P. 2257. http://doi.org/10.1039/b417616m
  5. Xie Y., Xu Y., Yan L. et al. // Solid State Ionics. 2005. V. 176. № 35–36. P. 2563. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.06.022
  6. Xie Y., Yang R., Yan L. et al. // J. Power Sources. 2007. V. 168. P. 272. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.01.019
  7. Feng C., Tang H., Zhang K., Sun J. // Mater. Chem. Phys. 2003. V. 80. № 3. P. 573. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(03)00115-9
  8. Elsabawy K.M., Abou-Sekkina M.M., Elmetwaly E.C. // Solid State Sci. 2011. V. 13. № 3. P. 601. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2010.12.033
  9. Tian Y., Kang X., Liu L. et al. // J. Rare Earths. 2008. V. 26. № 2. P. 279. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(08)60081-2
  10. Arumugam D., Paruthimal Kalaignan G., Manisankar P. // Solid State Ionics. 2008. V. 179. № 15–16. P. 580. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2008.04.010
  11. Zhang H.-L., Ren R., An J. // Mater. Sci. Forum. 2011. V. 686. P. 716. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.686.716
  12. Michalska M., Ziókowska D.A., Jasiński J.B. et al. // Electrochim. Acta. 2018. V. 276. P. 37. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.04.165
  13. Michalska M., Hamankiewicz B., Ziółkowska D. et al. // Electrochim. Acta. 2014. V. 136. P. 286. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.05.108
  14. Ha H.-W., Yun N.J., Kim K. // Electrochim. Acta. 2007. V. 52. № 9. P. 3236. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2006.09.066
  15. Sun H., Chen Y., Xu C. et al. // J. Solid State Electrochem. 2012. V. 16. № 3. P. 1247. https://doi.org/10.1007/s10008-011-1514-5
  16. Sighal R., Das S.R., Tomas M.S. et al. // J. Power Sources. 2007. V. 164. № 2. P. 857. https://doi.org/ 10.1016/j.jpowsour.2006.09.098
  17. Yang S.T., Jia J.H., Ding L., Zhang M.C. // Electrochim. Acta. 2003. V. 48. № 5. P. 569. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00726-0
  18. Khedr A.M., Abou-Sekkina M.M., El-Metwaly F.G. // J. Electronic. Mater. 2013. V. 42. № 6. P. 1275. https://doi.org/10.1007/s11664-013-2588-x
  19. Balaji S.R.K., Muharasu D., Shanmugan S. et al. // Ionics. 2010. V. 16. P. 351. https://doi.org/10.1007/s11581-009-0400-y
  20. Abou-Sekkina M.M., Khedr A.M., El-Metwaly F.G. // Chem. Mater. Res. 2013. V. 3. № 4. P. 15.
  21. Lee D.K., Han S.C., Ahn D. et al. // Appl. Mater. Interfaces. 2012. V. 4. № 12. P. 6842. https://doi.org/10.1021/am302003r
  22. Liu H.W., Zhang K.L. // Mater. Lett. 2004. V. 58. P. 3049. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2004.05.040
  23. Liu H.W., Zhang K.L. // Inorg. Mater. 2005. V. 61. № 4. P. 646. https://doi.org/10.1007/s10789-005-0183-0
  24. Han S.C., Singh S.P., Hwang Y.-H., et al. // J. Electrochem. Soc. 2012. V. 159. № 11. P. A1867. https://doi.org/10.1149/2.009212jes
  25. Balaji S., Mani Chadran T., Muharasu D. // Ionics. 2012. V. 18. P. 549. https://doi.org/10.1007/s11581-011-0650-3
  26. Ram P., Gören A., Ferdov S. et al. // New J. Chem. 2016. V. 40. № 7. P. 6244. https://doi.org/10.1039/c6nj00198j
  27. Su Z., Xu M.-W., Ye S.-H., Wang Y.-L. // Acta Phys. Chim. Sin. 2009. V. 25. № 6. P. 1232. https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB20090629
  28. Zhao G., He J., Zhang C. et al. // Rare Metal Mater. Eng. (China). 2008. V. 37. № 4. P. 709.
  29. Zhou Z.-H., Mei T.-Q. // Modern Chem. Ind. (China). 2009. V. 29. № 9. P. 246.
  30. Yuzer A., Ozkendir O.M. // J. Electronic Mater. 2016. V. 45. № 2. P. 989. https://doi.org/10.1007/s11664-015-4256-9
  31. Paulsen J.M., Dahn J.R. // Chem. Mater. 1999. V. 11. № 11. P. 3065. https://doi.org/10.1021/cm9900960
  32. Buzanov G.A., Nipan G.D., Zhizhin K.Yu., Kuznetsov N.T. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 5. P. 551. https://doi.org/10.1134/S0036023617050059
  33. Buzanov G.A., Nipan G.D. // Dokl. Phys. Chem. 2023. Accepted manuscript.
  34. Balakirev V.F., Golikov Yu.V. // Inorg. Mater. 2003. V. 39. Suppl. 1. P. S1. https://doi.org/10.1023/A:1024115817536
  35. Yankin A.M., Vedmid’ L.B., Fedorova O.M. // Russ. J. Phys. Chem. 2012. V. 86. P. 345. https://doi.org/10.1134/S003602441203034X
  36. Balakirev V.F., Vedmid’ L.B., Fedorova O.M. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 868. https://doi.org/10.1134/S0036023622060043
  37. Buzanov G.A., Nipan G.D. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 7. P. 1035. https://doi.org/10.1134/S0036023622070051
  38. Bärnighausen H. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1970. V. 374. № 2. P. 201. https://doi.org/10.1002/zaac.19703740209
  39. Nyokong T., Greedan J.E. // Inorg. Chem. 1982. V. 21. № 1. P. 398. https://doi.org/10.1021/ic00131a071
  40. Barad C., Kimmel G., Hayun H. et al. // Materials. 2020. V. 13. № 9. Art. 2201. https://doi.org/10.3390/ma13092201
  41. Waintal A., Gondrand M. // Mater. Res. Bull. 1967. V. 2. № 9. P. 889. https://doi.org/10.1016/0025-5408(67) 90099-2
  42. Казенас Е.К., Цветков Ю.В. Испарение оксидов. М.: Наука, 1997. 543 с.
  43. Grundy A.N., Hallstedt B., Gauckler L.J. // J. Phase Equilib. 2003. V. 24. P. 21. https://doi.org/10.1007/s11669-003-0004-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of samples of the Li1+xEu1–xMnxO3– series (section LiEuO2–Li2MnO3): 1 – x = 0.1 (800°C), 2 – x = 0.3 (900C), 3 – x = 0.1 (1100C ), 4 – x = 0.8 (800C); a — solid solution based on the cubic modification of Eu2O3 (ssEu2O3), b — Li2MnO3, c — LiEuO2, m — solid solution based on the monoclinic modification of Eu2O3 (m-ssEu2O3).

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction patterns of samples of the LiEu1–xMnxO2– series (LiEuO2–LiMnO2 section): 1 – x = 0.3 (900C), 2 – x = 0.6 (1000C), 3 – x = 0.9 (1000C), 4 – x = 0.9 (1100C); a—solid solution based on the cubic modification of Eu2O3 (ssEu2O3), b—Li2MnO3, e—EuMnO3, f—LiMn2O4, h—EuMn2O5.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diffraction patterns of samples of the LiEu1–xMn2xO4– series (section LiEuO2–LiMn2O4): 1 - x = 0.5 (900C), 2 - x = 0.7 (1000C), 3 - x = 0.7 (1100C). Substitution of Mn for Eu in LiMn2O4: 4 - LiMn1.98Eu0.02O4 (800C), 5 - LiMn1.95Eu0.05O4 (900C); b — Li2MnO3, e — EuMnO3, f — LiMn2O4, h — EuMn2O5.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Subsolidus diagram (a) and projection of the liquidus surface (b) of the quasi-ternary system Li2O–Mn2O3–Eu2O3.

Download (832KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Polythermal diagrams of the Li2O–Eu2O3–Mn2O3 system: a — section of LiEuO2–LiMnO2, b — section of LiEuO2–LiMn2O4.

Download (1MB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Thermogram of a sample of gross composition Li1.1Eu0.9Mn0.1, section LiEuO2–Li2MnO3 in air: 1 - mass curve, 2 - differential curve.

Download (567KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Thermogram of a sample of gross composition LiEu0.2Mn0.8, section LiEuO2–LiMnO2: 1 - mass curve, 2 - differential curve.

Download (459KB)
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».