Synthesis and thermodynamic properties of thulium titanate

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The temperature stages of the crystallization process of thulium titanate of pyrochlore structural type during heating of the hydroxide precursor obtained by the reverse precipitation method have been studied by DSC/TG, X-ray phase analysis and electron microscopy. The molar heat capacity of Tm2Ti2O7 was measured in the temperature range 2–1870 K and on the basis of smoothed heat capacity the calculation of thermodynamic functions at 0–1900 K and the Gibbs energy of formation from oxides and from elements were performed. The contribution to the heat capacity of the Schottky anomaly at 20–320 K is highlighted.

Full Text

Restricted Access

About the authors

P. G. Gagarin

Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: guskov@igic.ras.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

A. V. Guskov

Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: guskov@igic.ras.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

V. N. Guskov

Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: guskov@igic.ras.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

A. V. Khoroshilov

Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: guskov@igic.ras.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

K. S. Gavrichev

Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: guskov@igic.ras.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. Тимофеев Н.И., Салибеков Г.Е., Романович И.В. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1971. Т. 7. С. 890.
  2. Щербакова Л.Г., Мамсурова Л.Г., Суханова Г.Е. // Успехи химии. 1979. Т. 48. С. 423.
  3. Комиссарова Л.Н., Шацкий В.М., Пушкина Г.Я. и др. Соединения редкоземельных элементов. Карбонаты, оксалаты, нитраты, титанаты. М.: Наука, 1984. 235 с.
  4. Арсеньев П.А., Глушкова В.Б., Евдокимов А.А. и др. Соединения редкоземельных элементов. Цирконаты, гафнаты, ниобаты, танталаты, антимонаты. М.: Наука, 1985. 261 с.
  5. Шляхтина А.В., Карягина О.К., Щербакова Л.Г. // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. С. 67.
  6. Шляхтина А.В., Кнотько А.В., Ларина Л.Л. и др. // Неорган. материалы. 2004. Т. 40. С. 1495.
  7. Brixner L.H. // Inorg. Chem. 1964. V. 3. P. 1065.
  8. Ершова Л.М., Игнатьев Б.В., Кусалова Л.П. и др. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1977. Т. 13. С. 2042.
  9. Farmer J.M., Boather L.A., Chacoumakos B.C. et al. // J. Alloys Compd. 2014. V. 605. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.153
  10. Саркисов Э.С., Бердников В.Р., Головина Г.П. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1967. Т. 3. С. 1637.
  11. Тимофеева Н.И., Крайнова З.И., Сакович В.Н. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1973. Т. 9. С. 1756.
  12. Колесников А.В., Щербакова Л.Г., Бреусов О.Н. // Докл. АН СССP. 1980. Т. 251. С. 142.
  13. Subramanian M., Aravamudan G., Subba Rao. // Prog. Solid State Chem. 1983. V. 15. P. 55.
  14. Kramer S.A., Tuller H.L. // Solid State Ionics. 1995. V. 82. P. 15. https://doi.org/10.1016/0167-2738(95)00156-Z
  15. Wang Z., Wang X., Zhou G. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. P. 3229. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.04.018
  16. Vassen R., Jarligo M.O., Steinke T. et al. // Surf. Coat. Technol. 2010. V. 205. P. 938. https://doi.org /10.1016/j.surfcoat.2010.08.151
  17. Yang D.Y., Xu C.P., Fu E.G. et al. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res., Sect. B. 2015. V. 356–357. P. 69. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2015.04.058
  18. Schiffer P., Ramirez A.P. // Comments Condens. Matter Phys. 1996. V. 18. P. 21.
  19. Greedan J.E. // J. Alloys Compd. 2006. V. 412. P. 444. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.12.084
  20. Zinkin M.P., Harris M.J., Tun Z. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. V. 8. P. 103.
  21. Bissengalieva M.R., Knyazev A.V., Bespyatov M.A. et al. // J. Chem. Thermodyn. 2022. V. 165. P. 106646. https://doi.org/10.1016/j.jct.2021.103346
  22. Резницкий Л.А. // Неорган. материалы. 1993. Т. 29. С. 1310.
  23. Корнеев В.Р., Глушкова В.Б., Келер Э.К. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1971. Т. 7. С. 886.
  24. Папуцкий Ю.Н., Кржижановская В.А., Глушкова В.Б. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1974. Т. 10. С. 1551.
  25. Helean K.B., Ushakov S.V., Brown C.E. et al. // J. Solid State Chem. 2004. V. 177. P. 1858. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2004.01.009
  26. Rosen P.F., Woodfield B.F. // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 141. P. 105974. https://doi.org/10.1016/j.jct.2019.105974
  27. Sabbah R., Xu-wu A., Chickos J.S. et al. // Thermochim. Acta. 1999. V. 331. P. 93. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(99)00009-X
  28. Prohaska T., Irrgeher J., Benefield J. et al. // Pure Appl. Chem. 2022. V. 94. P. 573. https://doi.org/10.1515/pac-2019-0603
  29. Гуськов В.Н., Гавричев К.С., Гагарин П.Г., Гуськов А.В. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. С. 1072. https://doi.org/10.1134/S0044457X19100040
  30. Guskov A.V., Gagarin P.G., Guskov V.N. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 28004. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.125
  31. Voskov A.L., Kutsenok I.B., Voronin G.F. // Calphad. 2018. V. 61. P. 50. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2018.02.001
  32. Voronin G.F., Kutsenok I.B. // J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 58. P. 2083. https://doi.org/10.1021/je400316m
  33. Tari A. The specific heat of matter at low temperatures. L.: Imperial College Press, 2003. 211 p. https://doi.org/10.1142/9781860949395_0006
  34. Westrum E.F. Jr.// J. Therm. Anal. 1985. V. 30. P. 1209. https://doi.org/10.1007/BF01914288
  35. Konings R.J.M., Beneš O., Kovács A. et al. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2014. V. 4. P. 013101. https://doi.org/10.1063/1.4825256
  36. Chase M.W. // J. Phys. Chem. Ref. Data Monograph № 9 NIST-JANAF. Washington, 1998.
  37. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. М., 1965. https://www.chem.msu.su/cgibin/tkv.pl?show=welcome.html&_ga=2.137226480.1380683462.1715071323-1284717817.1617178349

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. DSC/TG of dried sample of Tm2Ti2O7 precursor

Download (92KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction of Tm2Ti2O7 precursor samples annealed at 500, 1000, 1200 and 1500C

Download (84KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Morphology of thulium titanate samples: from left to right, annealing temperature 1000, 1200 and 1500С

Download (320KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Heat capacity of thulium titanate according to: 1 – relaxation (2–42.4 K), 2 – adiabatic (5.9–341.4 K) and 3 – differential scanning (329–1869 K) calorimetry. The insets show the regions of the lowest temperatures and the connections between the results of measurements by the methods of adiabatic and differential scanning calorimetry.

Download (203KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The difference in heat capacity of thulium and lutetium titanates: ΔCp = Cp(Tm2Ti2O7) – Cp(Lu2Ti2O7). The heat capacity of lutetium titanate is taken from [21]. The inset shows the difference ΔCp of thulium and lutetium titanates from the same work.

Download (168KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Molar heat capacity of Tm2Ti2O7: 1 – measured by DSC and 2 – calculated by Neumann–Kopp from the heat capacities of simple oxides

Download (161KB)
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».