МИРЭА – Российский технологический университет, Москва, Россия:

А. М. Веселов, магистр
Г. В. Зимина, вед. науч. сотр. каф. химии и технологии редких и рассеянных элементов, наноразмерных и композиционных материалов им. К. А. Большакова
В. В. Фомичев, проф. каф. химии и технологии редких и рассеянных элементов, наноразмерных и композиционных материалов им. К. А. Большакова, эл. почта: valeryfom@rambler.ru

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия:

Ф. М. Спиридонов, доцент каф. неорганической химии

Методами твердофазного синтеза и рентгеновского анализа изучено фазообразование в квазибинарной системе BaNb₂O₆ – SrNb₂O₆ в интервале температур 950–1200 ^oC. В качестве исходных веществ использовали карбонаты стронция и бария и оксид ниобия. Установлено, что взаимодействие компонентов системы начинается уже при температуре 950 ^oC. При этой температуре в системе существуют две однофазные области: твердые растворы тетрагональной модификации на основе ниобата бария с содержанием ниобата стронция до 10 % (мол.) и моноклинной модификации на основе ниобата стронция с содержанием последнего более 85 % (мол.), а также существует двухфазная область в интервале содержаний ниобата стронция от 10 до 85 % (мол.) — смесь этих твердых растворов. При 1100 ^oC в системе существуют три области твердых раст воров: на основе ниобата бария Sr_xBa_{1 – x}Nb₂O₆ (х ≤ 0,05); на основе ниобата стронция (х ≥ 0,85); на основе сложного ниобата Sr_xBa_{1 – x}Nb₂O₆ (0,3 ≤ x ≤ 0,4) тетрагональной модификации, обладающего сегнетоэлектрическими свойствами. Также при 1100 oC существуют области смесей твердых растворов: при 0,05 ≤ x ≤ 0,3 — твердых растворов на основе ниобата бария и на основе сложного ниобата тетрагональной модификации, а при 0,4 ≤ x ≤ 0,85 — смесь двух модификаций твердого раствора на основе сложного ниобата — высокотемпературной тетрагональной и низкотемпературной моноклинной с твердым раствором на основе ниобата стронция. Повышение температуры синтеза до 1200 ^oC приводит к резкому расширению (0,2 ≤ x ≤ 0,75) области существования твердого раствора на основе сложного ниобата Sr_xBa_{1 – x}Nb₂O₆ тетрагональной модификации, обладающего сегнетоэлектрическими свой ствами, а также исчезновению моноклинной модификации этого раствора в смеси с раствором на основе ниобата стронция. Таким образом, выполненное исследование показало возможность снижения температуры синтеза тетрагонального твердого раствора Sr_xBa_{1 – x}Nb₂O₆ (сегнетоэлектрика) с 1400 до 1200 ^oC.

Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования МИРЭА — Российский технологический университет.

1. Смоленский Г. А. Физика сегнетоэлектрических явлений : учебник. — Л. : Наука, 1985. — 396 с.
2. Коровин С. С., Зимина Г. В., Резник А. М., Букин В. И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. — М. : МИСиС, 1996. Т. 1. — 376 с.
3. Ulex M., Pankrath R., Betzler K. Growth of strontium barium niobate: the liquidus–solidus phase diagram // Journal of Crystal Growth. 2004. Vol. 271, No. 1-2. P. 128–133.
4. Dong-Wan Kim, Hee Bum Hong, Kug Sun Hong, Chang Kyung Kim, Deug Joong Kim. The reversible phase transition and dielectric properties of BaNb2O6 polymorphs // Japanese Journal of Applied Physics. 2002. Vol. 41, Iss. 10. P. 6045–6048.
5. Bonner W. A., Carruthers J. R., O’Bryan H. M. Jr. Effects of changes in melt composition on crystal growth of barium sodium niobate // Materials Research Bulletin. 1970. Vol. 5, Iss. 4. P. 243–252.
6. Симонов В. И. Атомная структура и физические свойства кристаллов // Кристаллография. 2003. Т. 48, № 6. С. 91–102.
7. Leitner J., Hampl M., Ruzicka K., Straka M., Sedmidubský D., Svoboda P. Thermodynamic properties of strontium metaniobate SrNb2O6 // Journal of Thermal Analysis and Calometry. 2008. Vol. 91, Iss. 3. P. 985–998.
8. Zibrov I. P., Filonenko V. P., Werner P.-E., Marinder B.-O., Sundberg M. A New high-pressure modification of Nb₂O₅ // Journal of Solid State Chemistry. 1998. Vol. 141, Iss. 1. P. 205–211.
9. Смирнова К. А., Фомичев В. В., Дробот Д. В., Никишина Е. Е. Получение наноразмерных пентаоксидов ниобия и тантала методом сверхкритического флюидного антисольвентного осаждения // Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10, № 1. С. 76–82.
10. Tarasova N., Colomban Ph., Animitsa I. The short-range structure and hydration process of fluorine-substituted double perovskites based on barium-calcium niobate Ba₂CaNbO_5.5 // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2018. Vol. 118. P. 32–39.
11. Maalti Puri, Sukhteen Bindra Narang, Shalini Bahel. Influence of frequency and temperature on dielectric and electrical properties of Ca-substituted barium iron niobate // Ceramics Interational. 2018. Vol. 44. P. 9112–9124.
12. Черная Т. С., Максимов Б. А., Волк Т. Р., Ивлева Л. И., Симонов В. П. Атомное строение монокристалла Sr_0,75Ba_0,25Nb₂O₆ и связь состав – структура – свойства в твердых растворах (Sr,Ba)Nb₂O₆ // Физика твердого тела. 2000. Т. 42, № 9. С. 1668–1672.
13. Desplanches G., Barraud Y., Lazennec Y. A new crystalline form in the BaNb₂O₆ – SrNb₂O₆ pseudo-binary system // Journal of Crystal Growth. 1974. Vol. 23. P. 149–150.
14. Yun Rao, Hanxing Liu, Hua Hao, Zhonghua Yao et al. MgO-modified Sr_0.7Ba_0.3Nb₂O₆ ceramics for energy storage applications // Ceramic International. 2018. Vol. 44, Iss. 10. P. 11022–11029.
15. Boniort Y. Y., Brehm C., Desplanches G., Barraud J.-Y., Margotin P. Crystal growth of strontium barium niobate Ba_xSr_1-xNb₂O₆ // Journal of Crystal Growth. 1975. Vol. 30, Iss. 3. P. 357–362.
16. Ottini R., Tealdi C., Tomasi C. et al. Local environments and transport properties of heavily doped strontium barium niobates Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆ // Journal of Solid State Chemistry. 2018. Vol. 258. P. 99–107.