Synthesis and study thermodynamic properties of germanates CaYb2Ge4O12 and CaLu2Ge4O12 the range 320–1000 K

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Solid-phase synthesis of CaYb2Ge4O12 and CaLu2Ge4O12 was carried out from the initial oxides of CaO, Yb2O3 (Lu2O3) and GeO2 by firing in air at temperatures of 1223–1423 K. The crystal structure of the synthesized germanates was determined by X-ray diffraction. The high-temperature heat capacity in the temperature range of 320-1050 K was measured by differential scanning calorimetry. It has been established that the obtained data on heat capacity are well described by the Mayr-Kelly equation:

Cp(CaYb2Ge4O12) = (416.4±0.40)+(72.67±2.30)×10-3T-(50.13±0.19)×105Т-2,

Cp(CaLu2Ge4O12) = (450.0±1.75)+(15.46±1.90)×10-3Т-(78.67±1.60)×105Т-2.

Based on these results, the main thermodynamic properties of oxide compounds were calculated.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. T. Denisova

Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk, 660041

D. V. Belokopytova

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk, 660041

Yu. F. Kargin

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

G. V. Vasil’ev

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk, 660041

N. V. Belousova

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk, 660041

V. M. Denisov

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk, 660041

References

  1. Денисов В.М., Истомин С.А., Подкопаев О.И. и др. Германий, его соединения и сплавы. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 599 с.
  2. Piccinelli P., Lausi A., Bettinelli M. // J. Solid State Chem. 2013. V. 205. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.07.021
  3. Baklanova Y.V., Enyashin A.N., Maksimova L.G. et al. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 6959. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.01.128
  4. Cui J., Li P., Cao L. et al. // J. Lumin. 2021. V. 237. P. 118170. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.11.118170
  5. He Y., Wei X., Wu Y. et al. // J. Solid State Chem. 2023. V. 322. P. 123980. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2023.123980
  6. Зубков В.Г., Леонидов И.И., Тютюнник А.П. и др. // Физика твердого тела. 2008. Т. 50. № 9. С. 1635.
  7. Melkozerova M.A., Tarakina N.V., Maksimova L.G. et al. // J. Sol-Gel. Sci. Technol. 2011. V. 59. P. 338. https://doi.org/10.1007/s10971-011-2508-6
  8. Leonidov I.I., Petrov V.P., Chernyshev V.A. et al. // J. Phys. Chem. 2014. V. 118. P. 8090. https://doi.org/10.1021/jp410492a
  9. Lipina O.A., Surat L.L., Melkozerova M.A. et al. // J. Solid State Chem. 2013. V. 206. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.08.007
  10. Tatarina N.V., Zubkov V.G., Leonidov I.I. et al. // Z. Kristallogr. Suppl. 2009. V. 30. P. 401. https://doi.org/10.1524/zksu.2009.0059
  11. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Каргин Ю.Ф. и др. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 4. С. 432. https://doi.org/10.31857/S0002337X22040030
  12. Галиахметова Н.А., Денисова Л.Т., Васильев Г.В. и др. // Физика твердого тела. 2023. Т. 65. № 10. С. 1821. https://doi.org/10.21883/FTТ. 2023. 56332.102
  13. Васильев Г.В., Коваленко К.Р., Денисова Л.Т. // Сб. тез. докл. X Всерос. конф. Высокотемпературная химия оксидных систем и материалов. СПб.: ЛЕМА, 2023. С. 154.
  14. Yamana H., Tanimura R., Yamada T. et al. // J. Solid State Chem. 2006. V. 179. P. 289. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.10.023
  15. Bruker AXS TOPAS V4: General profile and structure analysis software for powder diffraction data. Userʼs Manual. Karlsruhe: Bruker AXS, 2008.
  16. Zubkov V.G., Tarakina N.V., Leonidov I.I. et al. // J. Solid State Chem. 2010. V. 183. P. 1186. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.03.027
  17. Shannon R.D. // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751.
  18. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф. и др. // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 1. С. 71. https://doi.org/10.7868/S0002337X17010043
  19. Maier C.G., Kelley K.K. // J.Am. Chem. Soc. 1932. V. 54. № 8. P. 3243. https://doi.org/10.1021/ja01347a029
  20. Leitner J., Chuchvalec P., Sedmidubský D. et al. // Thermochim. Acta. 2003. V. 395. P. 27.
  21. Leitner J., Voňka P., Sedmidubský D., Svoboda P. // Thermochim. Acta. 2010. V. 497. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.tca.2009.08.002
  22. Успенская И.А., Иванов А.С., Константинова Н.М., Куценок И.Б. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 9. С. 1302. https://doi.org/10.31857/S0044453722090291
  23. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М.: Химия, 1978. 360 с.
  24. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Белоусова Н.В. и др. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 9. С. 1007. https://doi.org/10.1134/S0002337X19090021
  25. Осина Е.Л. // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. № 2. С. 223. https://doi.org/10.7868/S0040364417020120
  26. Моисеев Г.К., Ватолин Н.А., Маршук Л.А., Ильиных Н.И. Температурные зависимости приведенной энергии Гиббса некоторых неорганических веществ (альтернативный банк данных АСТРА. OWN). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 230 с.
  27. Морачевский А.Г., Сладков И.Б., Фирсова Е.Г. Термодинамические расчеты в химии и металлургии. СПб.: Лань, 2018. 208 с.
  28. Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. М.: Металлургия, 1982. 392 с.
  29. Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Montoya M.M., Yarbro S.L. // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. V. 35. P. 343. https://doi.org/10.1021/ie9501485
  30. Leitner J., Sedmidubský D., Chuchvalec P. // Ceram. Silik. 2002. V. 46. P. 29.
  31. Кумок В.Н. Прямые и обратные задачи химической термодинамики. Новосибирск: Наука, 1987. С. 108.
  32. Zinkevich M. // Prog. Mater. Sci. 2007. V. 52. P. 597. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2006.09.002
  33. Guskov A.V., Gagarin P.G., Guskov N.V. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 28004. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.125
  34. Mostafa A.T.G.M., Eakman J.M., Yarbro S.L. // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 4577.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental (1), calculated (2) and difference (3) profiles of X-ray diffraction patterns of CaYb2Ge4O12 (a) and CaLu2Ge4O12 (b) after refinement by the Rietveld method; the dashes indicate the calculated positions of the reflections

Download (177KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of the parameters a, c and V of the unit cell of germanates CaR2Ge4O12 (R = Eu – Lu) on the ionic radius of REE ions ( ): 1, 4 – [16]; 2, 5 – [12]; 3, 6 – this work (a); 1 – [16], 2 – [12], 3 – this work (b)

Download (142KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Effect of temperature on the molar heat capacity of CaYb2Ge4O12 (a) and CaLu2Ge4O12 (b): 1 – experiment, 2 – calculation according to equation (7), 3 – calculation according to equation (8), solid line – approximating curve

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».