Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці
At present silicates of one of the rare earth elements, such as neodymium, are used in various fields of technology as materials or components for lasers, solid state fuel cells, ceramics and others because of their optical, electrical, chemical and mechanical properties. Among them, Nd9.33Si6O26 w...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/440 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543893027291136 |
|---|---|
| author | Oranska, O. I. Gornikov, Yu. I. Brichka, A. V. Makhno, S. M. |
| author_facet | Oranska, O. I. Gornikov, Yu. I. Brichka, A. V. Makhno, S. M. |
| author_sort | Oranska, O. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:14:22Z |
| description | At present silicates of one of the rare earth elements, such as neodymium, are used in various fields of technology as materials or components for lasers, solid state fuel cells, ceramics and others because of their optical, electrical, chemical and mechanical properties. Among them, Nd9.33Si6O26 with apatite type structure occupies a significant place because of its electrical properties, as ionic conductor. In many cases, neodymium silicates are obtained by high-temperature synthesis, above 1400 °C. In our work the formation of Nd9.33Si6O26 in silica matrix is shown at lower temperatures. By XRD method phase transformations in composites neodymium oxide - fumed silica with various molar ratios of components in the range of 1:1 to 1:20 were studied. With involvement of elemental analysis and electrical measurements, the formation of neodymium silicate with an apatite type structure was found in all the samples starting at the temperature of 920 °C. Formation of neodymium mono- or disilicate (Nd2SiO5 or Nd2Si2O7) is observed only at temperatures around 1400 °C with a stoichiometric ratio of neodymium and silicon oxides (1:1 or 1:2). In our opinion, Nd9.33Si6O26 is an intermediate phase in the formation of other neodymium silicates in such composites. As the X-ray and elemental analysis showed, the structure of Nd9.33Si6O26 differs from perfect by larger values of the parameters of hexagonal unit cell and much smaller factor of site occupation of 4f neodymium atoms. The composite obtained by annealing of oxides Nd2O3 and fumed SiO2 with a ratio of 1:20 at 1050 °C for 4 hours has an ionic conductivity on oxygen with specific conductivity value of 10–3–10–4 Ohm–1cm–1 in the temperature up to 200 °C as indicated by the linearity of this dependence. The composite Nd9.33Si6O26 – SiO2 with ratio of initial oxides 1:20 also exhibits photoluminescent properties due to the multiband absorption spectrum in the UV and visible region in ranges about 200, 600, 800 nm. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:03Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-440 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:48Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4402022-06-29T10:14:22Z Low-temperature formation of apatite structure of neodymium silicate in silica matrix Низкотемпературное формирование силиката неодима со структурой апатита в кремнеземной матрице Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці Oranska, O. I. Gornikov, Yu. I. Brichka, A. V. Makhno, S. M. neodymium silicate apatite structure ionic conductivity fluorescent properties XRD and elemental analysis силікат неодиму апатитна структура іонна провідність флуоресцентні властивості рентгенофазовий та елементний аналіз силикат неодима апатитовая структура ионная проводимость флуоресцентные свойства рентгенофазовый и элементный анализ At present silicates of one of the rare earth elements, such as neodymium, are used in various fields of technology as materials or components for lasers, solid state fuel cells, ceramics and others because of their optical, electrical, chemical and mechanical properties. Among them, Nd9.33Si6O26 with apatite type structure occupies a significant place because of its electrical properties, as ionic conductor. In many cases, neodymium silicates are obtained by high-temperature synthesis, above 1400 °C. In our work the formation of Nd9.33Si6O26 in silica matrix is shown at lower temperatures. By XRD method phase transformations in composites neodymium oxide - fumed silica with various molar ratios of components in the range of 1:1 to 1:20 were studied. With involvement of elemental analysis and electrical measurements, the formation of neodymium silicate with an apatite type structure was found in all the samples starting at the temperature of 920 °C. Formation of neodymium mono- or disilicate (Nd2SiO5 or Nd2Si2O7) is observed only at temperatures around 1400 °C with a stoichiometric ratio of neodymium and silicon oxides (1:1 or 1:2). In our opinion, Nd9.33Si6O26 is an intermediate phase in the formation of other neodymium silicates in such composites. As the X-ray and elemental analysis showed, the structure of Nd9.33Si6O26 differs from perfect by larger values of the parameters of hexagonal unit cell and much smaller factor of site occupation of 4f neodymium atoms. The composite obtained by annealing of oxides Nd2O3 and fumed SiO2 with a ratio of 1:20 at 1050 °C for 4 hours has an ionic conductivity on oxygen with specific conductivity value of 10–3–10–4 Ohm–1cm–1 in the temperature up to 200 °C as indicated by the linearity of this dependence. The composite Nd9.33Si6O26 – SiO2 with ratio of initial oxides 1:20 also exhibits photoluminescent properties due to the multiband absorption spectrum in the UV and visible region in ranges about 200, 600, 800 nm. Исследованы фазовые превращения в композитах оксид неодима – пирогенный кремнезем с различным молярным соотношением компонентов в диапазоне от 1:1 до 1:20. Было показано, что образование силиката неодима Nd9.33Si6O26 со структурой апатита происходит во всех композитах при температуре выше 900 °C. Формирование моно- или дисиликата неодима наблюдается только при температурах вблизи 1400 °С при соответствующем стехиометрическом соотношении оксидов неодима и кремния. Измерения электрической проводимости композита с соотношением оксидов 1:20, отожженного при 1050 °C (ионная проводимость по кислороду), согласуются с данным рентгенофазового и элементного анализа. Показано, что этот композит имеет флуоресцентные свойства. Досліджено фазові перетворення в композитах оксид неодиму – пірогенний кремнезем з різним молярним співвідношенням компонентів в межах від 1:1 до 1:20. Показано, що формування силікату неодиму Nd9.33Si6O26 зі структурою апатиту відбувається у всіх композитах за температури вище 900 °C. Утворення моно- або дисилікату неодиму спостерігається лише при температурах, близьких до 1400 °С, за умови відповідних стехіометричних співвідношень оксидів неодиму і кремнію. Виміри електричної провідності композиту із співвідношенням оксидів 1:20, відпаленого при 1050 °C протягом 4 год (іонна провідність за киснем), узгоджуються з даними рентгенофазового та елементного аналізу. Показано, що даний композит має флуоресцентні властивості. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2017-11-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/440 10.15407/hftp08.04.376 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 8 No. 4 (2017): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 376-383 Химия, физика и технология поверхности; Том 8 № 4 (2017): Химия, физика и технология поверхности; 376-383 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 8 № 4 (2017): Хімія, фізика та технологія поверхні; 376-383 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp08.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/440/440 Copyright (c) 2017 O. I. Oranska, Yu. I. Gornikov, A. V. Brichka, S. M. Makhno |
| spellingShingle | силікат неодиму апатитна структура іонна провідність флуоресцентні властивості рентгенофазовий та елементний аналіз Oranska, O. I. Gornikov, Yu. I. Brichka, A. V. Makhno, S. M. Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title | Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title_alt | Low-temperature formation of apatite structure of neodymium silicate in silica matrix Низкотемпературное формирование силиката неодима со структурой апатита в кремнеземной матрице |
| title_full | Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title_fullStr | Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title_full_unstemmed | Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title_short | Низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| title_sort | низькотемпературне формування силікату неодиму зі структурою апатиту в кремнеземній матриці |
| topic | силікат неодиму апатитна структура іонна провідність флуоресцентні властивості рентгенофазовий та елементний аналіз |
| topic_facet | neodymium silicate apatite structure ionic conductivity fluorescent properties XRD and elemental analysis силікат неодиму апатитна структура іонна провідність флуоресцентні властивості рентгенофазовий та елементний аналіз силикат неодима апатитовая структура ионная проводимость флуоресцентные свойства рентгенофазовый и элементный анализ |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/440 |
| work_keys_str_mv | AT oranskaoi lowtemperatureformationofapatitestructureofneodymiumsilicateinsilicamatrix AT gornikovyui lowtemperatureformationofapatitestructureofneodymiumsilicateinsilicamatrix AT brichkaav lowtemperatureformationofapatitestructureofneodymiumsilicateinsilicamatrix AT makhnosm lowtemperatureformationofapatitestructureofneodymiumsilicateinsilicamatrix AT oranskaoi nizkotemperaturnoeformirovaniesilikataneodimasostrukturojapatitavkremnezemnojmatrice AT gornikovyui nizkotemperaturnoeformirovaniesilikataneodimasostrukturojapatitavkremnezemnojmatrice AT brichkaav nizkotemperaturnoeformirovaniesilikataneodimasostrukturojapatitavkremnezemnojmatrice AT makhnosm nizkotemperaturnoeformirovaniesilikataneodimasostrukturojapatitavkremnezemnojmatrice AT oranskaoi nizʹkotemperaturneformuvannâsilíkatuneodimuzístrukturoûapatituvkremnezemníjmatricí AT gornikovyui nizʹkotemperaturneformuvannâsilíkatuneodimuzístrukturoûapatituvkremnezemníjmatricí AT brichkaav nizʹkotemperaturneformuvannâsilíkatuneodimuzístrukturoûapatituvkremnezemníjmatricí AT makhnosm nizʹkotemperaturneformuvannâsilíkatuneodimuzístrukturoûapatituvkremnezemníjmatricí |