Formation of sodium zirconium silicophosphate with the structure Na3Zr2Si2PO12 from a Zr-deficient precursor

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Samples of NASICON glass-ceramics were synthesized by pyrolysis of a mixture of organic solutions in molten rosin. The article discusses the phase formation, morphology and characteristics of the obtained silicophosphates. The composition formed from the precursor with the molar ratio of components Na : Zr : Si : P equal to 3 : 1.33 : 2 : 1 was selected for study. The effect of additional amounts of phosphorus on the phase composition of the sample was studied. It was found that the precursor of the composition 3 : 1.33 : 2 : 1.15 forms densely sintered glass-ceramics containing a crystalline phase of the composition Na3Zr2Si2PO12. The composition of the product is confirmed by the unit cell parameters calculated by the Rietveld method. The samples were obtained at a temperature of 1000 and 1100°С without pressing and have densities of 85 and 88% of the theoretical value, respectively. It was concluded that Na, Si, P not included in the crystal lattice participate in the formation of the X-ray amorphous phase and provide conditions for the formation of NASICON by the type of liquid-phase sintering. A comparative characteristic of the properties of the Na3Zr2Si2PO12 composition obtained from Zr-deficient and non-deficient precursors was carried out. It is shown that the glass phase formed in the intergranular space of Zr-deficient samples negatively affects the conductivity values ​​of the material.

About the authors

D. N. Grishchenko

Institute of Chemistry, Far East Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Vladivostok, 690022 Russia

M. A. Medkov

Institute of Chemistry, Far East Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: grishchenko@ich.dvo.ru
Vladivostok, 690022 Russia

References

  1. Fergus J-W. // Solid State Ionics. 2012. V. 227. P. 102. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2012.09.019
  2. Fuentes R.O., Marques F.M.B., Franco J.I. // Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidrio. 1999. V. 38. № 6. P. 631.
  3. Ignaszak A., Pasierb P., Gajerski R., Komornicki S. // Thermochim. Acta. 2005. V. 426. № 1–2. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.tca.2004.07.002
  4. Грищенко Д.Н., Курявый В.Г., Подгорбунский А.Б., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 1. С. 17. https://doi.org/10.31857/S0044457X22601043
  5. Jalalian-Khakshour A., Phillips Ch., Jackson L. et al. // J. Mater. Sci. 2020. V. 55. P. 2291. https://doi.org/10.1007/s10853-019-04162-8
  6. Shimizu Y., Azuma Y., Michishita S. // J. Mater. Chem. 1997. V. 7. № 8. P. 1487.
  7. Zhang S., Quan B., Zhiyong Z. et al. // Mater. Lett. 2004. V. 58. № 1. P. 226. https://doi.org/10.1016/S0167-577X(03)00450-6
  8. Porkodi P., Yegnaraman V., Kamaraj P. et al. // Chem. Mater. 2008. V. 20. P. 6410. https://doi.org/10.1021/cm800208k
  9. Naqash S., Sebold D., Tietz F., Guillon O. // J. Am. Ceram. Soc. 2018. V. 102. № 3. P. 1057. https://doi.org/10.1111/jace.15988
  10. Naqash S., Ma Q., Tietz F., Guillon O. // Solid State Ionics. 2017. V. 302. P. 83. http://dx.doi.org/10.1016/j.ssi.2016.11.004
  11. Alpen U. V., Bell M.F., Höfer H.H. // Solid State Ionics. 1981. V. 3–4. P. 215. https://doi.org/10.1016/0167-2738(81)90085-0
  12. Susman S., Delbecq C.J., McMillan J.A., Roche M.F. // Solid State Ionics. 1983. V. 9–10. P. 667. https://doi.org/10.1016/0167-2738(83)90312-0
  13. Wang H., Zhao G., Wang S. et al. // Nanoscale. 2022. V. 14. № 3. P. 823. https://doi.org/10.1039/d1nr06959d
  14. Oh J.A.S., He L., Plewa A. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 40125. https://doi.org/10.1021/acsami.9b14986
  15. Ji Y., Honma T., Komatsu T. // Materials. 2021. V. 14. № 14. P. 3790. https://doi.org/10.3390/ma14143790
  16. Narayanan S., Reid S., Butler S., Thangadurai V. // Solid State Ionics. 2019. V. 331. P. 22. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.12.003
  17. Грищенко Д.Н., Подгорбунский А.Б., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 2. С. 15. https://doi.org/10.31857/S0044457X24020025
  18. Rao Y.B., Bharathi K.K., Patro L.N. // Solid State Ionics. 2021. V. 366–367. P. 115671. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2021.115671
  19. Грищенко Д.Н., Медков М.А. // Журн. неорган. химии. 2023. Т. 68. № 8. С. 1042. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600366
  20. Bauerle J.E. // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. P. 2657. https://doi.org/10.1016/0022-3697(69)90039-0
  21. Зарецкая Г.Н. // Современные наукоемкие технологии. 2007. № 6. С. 51. https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24998
  22. Соколов И.А., Мурин И.В., Крийт В.Е., Пронкин А.А. // Электрохимия. 2011. Т. 47. № 4. C. 436.
  23. Fuentes R.O., Figueiredo F.M., Marques F.M.B., Franco J.I. // Solid State Ionics. 2001. V. 140. № 1–2. P. 173. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(01)00701-9
  24. Lee J. S., Chang C. M., Lee Y. I. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2004. V. 87. № 2. P. 305. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2004.00305.x
  25. Suzuki K., Noi K., Hayashi A., Tatsumisago M. // Scripta Mater. 2018. V. 145. P. 67. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.10.010
  26. Tang B. // Appl. Comput. Eng. 2024. V. 91. № 1. P. 89. https://doi.org/10.54254/2755-2721/91/20241079

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».