Диаграмма состояния и метастабильные фазы в системе LaPO4–YPO4–(H2O)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано фазообразование в системе LaPO4–YPO4–(H2O) в гидротермальных условиях при T ~ 230°C и после термообработки на воздухе в интервале температур 1000–1400°C. Построена диаграмма фазовых равновесий в системе LaPO4–YPO4. Рассчитаны области метастабильного би- и спинодального распада фазы со структурой монацита с критической точкой Tкр = 931°C. Экспериментально определенная температура эвтектики 1850 ± 35°C хорошо согласуется с расчетным значением Tэвт = 1820°C. Максимальная растворимость YPO4 в LaPO4 при эвтектической температуре, полученная по результатам термодинамической оптимизации фазовой диаграммы, составляет 50.5 мол. %.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. О. Еникеева

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Автор, ответственный за переписку.
Email: odin2tri45678@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

О. В. Проскурина

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: odin2tri45678@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

В. В. Гусаров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: odin2tri45678@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bondar I.A., Mezentseva L.P. // Prog. Cryst. Growth Charact. 1988. V. 16. P. 81. https://doi.org/10.1016/0146-3535(88)90016-0
  2. Hikichi Y., Nomura T. // J. Am. Ceram. Soc. 1987. V. 70. № 10. P. C252. https://doi.org/10.1111/J.1151-2916.1987.TB04890.X
  3. Барзаковский В.П., Курцева Н.Н., Лапин В.В. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. Выпуск первый. Двойные системы. Л., 1969. 822 с.
  4. Kropiwnicka J., Znamierowska T. // Polish. J. Chem. 1988. V. 62. № 2. P. 587.
  5. Hikichi Y., Nomura T., Tanimura Y. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 1990. V. 73. № 12. P. 3594. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1990.tb04263.x
  6. Enikeeva M.O., Proskurina O.V., Motaylo E.S. et al. // Nanosyst. Physics, Chem. Math. 2021. V. 12. № 6. P. 799. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2021-12-6-799-807
  7. Sudre O., Cheung J., Marshall D. et al. // 2008. P. 367. https://doi.org/10.1002/9780470294703.CH44
  8. Dacheux N., Clavier N., Podor R. // Am. Mineral. 2013. V. 98. № 5–6. P. 833. https://doi.org/10.2138/am.2013.4307
  9. Hetherington C.J., Dumond G. // Am. Mineral. 2013. V. 98. № 5–6. P. 817. https://doi.org/10.2138/AM.2013.4454
  10. Schlenz H., Heuser J., Neumann A. et al. // Z. Kristallogr. 2013. V. 228. № 3. P. 113. https://doi.org/10.1524/zkri.2013.1597
  11. Boatner L.A., Beall G.W., Abraham M.M. et al. // Advances in Nuclear Science & Technology ((ANST)). Springer, 1980. P. 289. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-3839-0_35
  12. Lessing P.A., Erickson A.W. // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. № 16. P. 3049. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(03)00100-6
  13. Leys J.M., Ji Y., Klinkenberg M. et al. // Materials (Basel). 2022. V. 15. № 10. P. 3434. https://doi.org/10.3390/ma15103434
  14. Mikhailova P., Burakov B., Eremin N. et al. // Sustain. 2021. V. 13. P. 1203. https://doi.org/10.3390/SU13031203
  15. Gysi A.P., Harlov D., Miron G.D. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2018. V. 242. P. 143. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2018.08.038
  16. Van Hoozen C.J., Gysi A.P., Harlov D.E. // Geochim. Cosmochim. Acta. 2020. V. 280. P. 302. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2020.04.019
  17. Arinicheva Y., Gausse C., Neumeier S. et al. // J. Nucl. Mater. 2018. V. 509. P. 488. https://doi.org/10.1016/J.JNUCMAT.2018.07.009
  18. Qin D., Shelyug A., Szenknect S. et al. // Appl. Geochem. 2023. V. 148. P. 105504. https://doi.org/10.1016/J.APGEOCHEM.2022.105504
  19. Arinicheva Y., Bukaemskiy A., Neumeier S. et al. // Prog. Nucl. Energy. 2014. V. 72. P. 144. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2013.09.004
  20. Ma J., Teng Y., Huang Y. et al. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 465. P. 550. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.06.046
  21. Mogilevsky P., Boakye E.E., Hay R.S. // J. Am. Ceram. Soc. 2007. V. 90. № 6. P. 1899. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01653.x
  22. Hirsch A., Kegler P., Alencar I. et al. // J. Solid State Chem. 2017. V. 245. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.09.032
  23. Yunxiang Ni, Hughes J.M., Mariano A.N. // Am. Mineral. 1995. V. 80. № 1–2. P. 21. https://doi.org/10.2138/AM-1995-1-203
  24. Heuser J.M., Neumeier S., Peters L. et al. // J. Solid State Chem. 2019. V. 273. P. 45. https://doi.org/10.1016/J.JSSC.2019.02.028
  25. Clavier N., Podor R., Dacheux N. // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. № 6. P. 941. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.12.019
  26. Milligan W.O., Mullica D.F., Beall G.W. et al. // Inorg. Chim. Acta. 1982. V. 60. P. 39. https://doi.org/10.1016/S0020-1693(00)91148-4
  27. Strzelecki A.C., Zhao X., Estevenon P. et al. // Am. Miniral. 2024. V. 109. https://doi.org/10.2138/am-2022-8632
  28. Ushakov S.V., Helean K.B., Navrotsky A. et al. // J. Mater. Res. 2001. V. 16. № 9. P. 2623. https://doi.org/10.1557/JMR.2001.0361
  29. Clavier N., Mesbah A., Szenknect S. et al. // Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. V. 205. P. 85. https://doi.org/10.1016/J.SAA.2018.07.016
  30. Rafiuddin M.R., Guo S., Donato G. et al. // J. Solid State Chem. 2022. V. 312. P. 123261. https://doi.org/10.1016/J.JSSC.2022.123261
  31. Maslennikova T.P., Osipov A.V., Mezentseva L.P. et al. // Glass. Phys. Chem. 2010. V. 36. № 3. P. 351. https://doi.org/10.1134/S1087659610030120
  32. Ugolkov V.L., Mezentseva L.P., Osipov A.V. et al. // Russ. J. Appl. Chem. 2017. V. 90. № 1. P. 28. https://doi.org/10.1134/S1070427217010050
  33. Boakye E.E., Hay R.S., Mogilevsky P. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2008. V. 91. № 1. P. 17. https://doi.org/10.1111/J.1551-2916.2007.02005.X
  34. Boakye E.E., Mogilevsky P., Hay R.S. // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. № 10. P. 2740. https://doi.org/10.1111/J.1551-2916.2005.00525.X
  35. Enikeeva M.O., Proskurina O.V., Levin A.A. et al. // J. Solid State Chem. 2023. V. 319. P. 123829. https://doi.org/10.1016/J.JSSC.2022.123829
  36. Mezentseva L.P., Kruchinina I.Y., Osipov A.V. et al. // Glass. Phys. Chem. 2017. V. 43. № 1. P. 98. https://doi.org/10.1134/S1087659617010114
  37. Ivashkevich L.S., Lyakhov A.S., Selevich A.F. // Phosphorus Res. Bull. 2013. V. 28. P. 45. https://doi.org/10.3363/PRB.28.45
  38. Mesbah A., Clavier N., Elkaim E. et al. // J. Solid State Chem. 2017. V. 249. P. 221. https://doi.org/10.1016/J.JSSC.2017.03.004
  39. Yasuo Hikichi, Toshitaka Ota, Tomotoshi Hattori et al. // Mineral. J. 1996. V. 183. P. 87.
  40. Khorvat I., Bondar’ I.A., Mezentseva L.I. // Russ. J. Inorg. Chem. 1986. V. 31. № 9. P. 2250.
  41. Pechkovskaya K.I., Nikiforova G.E., Kritskaya A.P. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 12. P. 1785. https://doi.org/10.1134/S0036023621120123
  42. Ioku K., Okada T., Okano E. et al. // Phosphorus Res. Bull. 1995. V. 5. P. 71. https://doi.org/10.3363/PRB1992.5.0_71
  43. Gratz R., Heinrich W. // Eur. J. Mineral. 1998. V. 10. № 3. P. 579. https://doi.org/10.1127/EJM/10/3/0579
  44. Shelyug A., Mesbah A., Szenknect S. et al. // Front. Chem. 2018. V. 6. № DEC. P. 427386. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00604
  45. Emden B. V., Thornber M., Graham J. et al. // 45th Annual Denver X-ray Conference. Denver, Colorado, USA. 1996.
  46. Mogilevsky P. // Phys. Chem. Miner. 2007. V. 34. № 3. P. 201. https://doi.org/10.1007/s00269-006-0139-1
  47. Торопов Н.А., Келер Э.К., Леонов А.И. и др. // Вестник АН СССР. 1962. № 3. С. 46.
  48. Bechta S.V., Krushinov E.V., Almjashev V.I. et al. // J. Nucl. Mater. 2007. V. 362. № 1. P. 46. https://doi.org/10.1016/J.JNUCMAT.2006.11.004
  49. Bechta S.V., Krushinov E.V., Almjashev V.I. et al. // J. Nucl. Mater. 2006. V. 348. № 1–2. P. 114. https://doi.org/10.1016/J.JNUCMAT.2005.09.009
  50. Чебраков Ю.В., Гусаров В.В. // Изв. вузов. Физика. 1990. Т. 33. № 1. С. 126.
  51. Чебраков Ю.В. Теория оценивания параметров в измерительных экспериментах. СПб.: СПбГУ, 1997. 300 с.
  52. Урусов В.С. Теория изоморфной смесимости. М.: Наука, 1977. 251 с.
  53. Гусаров В.В., Семин Е.Г., Суворов С.А. Термодинамика гетеровалентных изоморфных смесей Be1–1.5xMexO (Me – 3d-элемент) // Журн. прикл. химии. 1983. Т. 56. № 9. С. 1956.
  54. Суворов С.А., Семин Е.Г., Гусаров В.В. Фазовые диаграммы и термодинамика оксидных твердых растворов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1986. 140 с.
  55. Shannon R.D. // Acta Crystallogr. 1976. V. 32. P. 751.
  56. Saunders N. CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams):A Comprehensive Guide / N. Saunders, A.P. Miodownik. Elsevier Science Ltd., 1998. 479 p.
  57. Epstein L.F. // J. Nucl. Mater. 1967. V. 22. № 3. P. 340. https://doi.org/10.1016/0022-3115(67)90052-9
  58. Retgers J.W. // Z. Phys. Chem. 1889. V. 3. P. 497. https://doi.org/10.1016/0146-3535(84)90002-9
  59. Enikeeva M.O., Proskurina O.V., Gerasimov E.Yu. et al. // Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2023. V. 14. № 6. P. 660. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-6-660-671

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы образцов, полученных методом осаждения: 1, 2 и 3 – обозначения рефлексов со структурой рабдофана, черчита и ксенотима соответственно.

Скачать (162KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость изменения объема элементарной ячейки, отнесенного к одной формульной единице (V/z), в структурах рабдофана (1), черчита (2) и ксенотима (3) от содержания YPO4 в системе.

Скачать (79KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Соотношение количества фаз в системе LaPO4–YPO4 после отжига при 1000C в течение 7 сут в зависимости от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе (а) и зависимость объема элементарной ячейки, отнесенного к одной формульной единице структуры (V/z), от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе для структур: 1, 1′ – монацита, 2 – ксенотима (б).

Скачать (196KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Соотношение количества фаз в системе LaPO4–YPO4 после отжига при 1200С в течение 5 сут в зависимости от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе (а) и зависимость объема элементарной ячейки, отнесенного к одной формульной единице структуры (V/z), от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе для структур: 1, 1′ – монацита, 2 – ксенотима (б).

Скачать (207KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Соотношение количества фаз в системе LaPO4–YPO4 после отжига при 1400С в течение 2 сут в зависимости от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе (а) и зависимость объема элементарной ячейки, отнесенного к одной формульной единице структуры (V/z), от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе для структур: 1 – монацита, 2 – ксенотима (б).

Скачать (171KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Соотношение количества фаз в системе LaPO4–YPO4 после отжига при 230С в течение 28 сут в зависимости от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе (а) и зависимость объема элементарной ячейки, отнесенного к одной формульной единице структуры (V/z), от содержания YPO4 (x, мол. д.) в системе для структур: 1 – монацита, 2 – ксенотима (б).

Скачать (184KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (a) Диаграмма состояния системы LaPO4–YPO4. Сплошная кривая – термодинамически оптимизированная диаграмма фазовых равновесий, пунктирная кривая – метастабильная бинодаль – гипотетическое расслаивание фазы со структурой монацита, точка-пунктирная кривая – спинодальный распад фазы со структурой монацита. Экспериментальные данные: 1 – однофазный состав со структурой монацита, 2 – равновесный состав на основе фазы со структурой монацита, 3 – равновесный состав со структурой ксенотима, 4 – валовый состав образцов в двухфазной области, 5 – температура начала плавления твердой фазы, определенная методом ВПА. Расчетные данные: 6 – точки метастабильной бинодали для фазы со структурой монацита при 600C, 7 – точки спинодального распада для фазы со структурой монацита при T = 600C. (б) Кривая мольной энергии Гиббса смешения фазы со структурой монацита с общей касательной к кривой: x – мол. д. YPO4, GmM,Mon – мольная энергия смешения Гиббса фазы со структурой монацита (субрегулярная модель), Дж/моль.

Скачать (193KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».