Научный руководитель — Г.А. Бузанов, ИОНХ РАН
Целью нашей проектной работы была разработка методики получения однофазных образцов тройных фаз типа LiLnO2 (Ln = La-Lu) на примере Eu для последующего гидридного восстановления до низковалентного состояния Eu.
Ее актуальность вызвана необходимостью упрощения условий восстановления лантаноидов до низковалентных состояний, а также потенциально люминофорными свойствами, которые можно использовать в светодиодах.
В нашей методике мы берем эквимолярные количества карбоната лития и оксида европия, которые предварительно прокаливали. Перетирание в ступке мы заменили механохимической активацией при помощи вибрационной шаровой мельницы Retch-400 на протяжении 20-30 минут при 30 Гц в размольных стаканах из нержавеющей стали. После активации смесь была подвержена отжигу в алундовых тиглях при температуре от 700 до 1000 ⁰С в муфельной печи НАКАЛ 12,5/10. Полученные образцы были проанализированы с помощью рентгенофазового анализа.
При 700°С на диаграммах отсутствуют рефлексы? присущие карбонату лития. При 800°С появляются рефлексы, которые соответствуют LiLnO2. При 900°С их количество увеличивается. Однако при 1000°С рефлексов новой фазы становится сильно меньше. Предположительно это может быть связано с:
- разложением LiLnO2 при 1000°С
- сублимацией оксида лития
- ретроградной растворимость оксида лития в оксиде европия.
Таким образом? по проделанной работе можно сформулировать следующие выводы:
- При подготовке механокомпозитов прекурсоров к отжигу оптимальными параметрами МХА является обработка в течении 30 мин при 30 Гц и отношении массы шаров к массе смеси Li2CO3 на уровне 20-25 : 1/
- При отжиге смеси прекурсоров (Li : Eu = 1 : 1) ниже 800 °С фазовый состав представлен твердым раствором Li2O в Eu2O. В данных условиях растворимость Li2O в Eu2O3 можно оценить в 50 мол. %. Это было обнаружено впервые.
- Синтез LiEuO2 начинается при Т ≥ 800 °С и наиболее полно протекает при 900 °С.
- Выше 1000 С основной фазой, присутствующей в равновесии? является ss(Li)2O3. Это явление было обнаружено впервые
В дальнейшем планируется получить однофазовый образец по предложенной методике и восстановить его.
Литература:
- Hashimoto, Y., Wakeshima, M., Matsuhira et al. 2002. Structures and Magnetic Properties of Ternary Lithium Oxides LiRO2(R= Rare Earths). Chemistry of Materials, 14(8), 3245–3251. doi:10.1021/cm010728u
- Lanthanide and Actinide Chemistry, S. Cotton. John Wiley & Sons, Ltd. 2006. p. 14
- Cantwell, J. R., Roof, I. P., Smith, M. D. et al. (2011). Crystal growth and optical properties of lithium–lanthanide oxides: LiLnO2 (Ln = Nd, Sm, Eu, Gd and Dy). Solid State Sciences, 13(5), 1006–1012. doi:10.1016/j.solidstatesciences.201