Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні
The synthesis of nanopowders is of significant importance in the development of new materials. The sol-gel method is one of the simplest methods for the synthesis of unstable precursors, the thermal decomposition of which allows for the production of nanodispersed powders. The objective of this stud...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/806 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543970901884928 |
|---|---|
| author | Lobunets, T.F. Shyrokov, О.V. Korniienko, O.A. Yurchenko, Yu.V. Tomila, T.V. Ragulya, A.V. |
| author_facet | Lobunets, T.F. Shyrokov, О.V. Korniienko, O.A. Yurchenko, Yu.V. Tomila, T.V. Ragulya, A.V. |
| author_sort | Lobunets, T.F. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-09-14T10:18:51Z |
| description | The synthesis of nanopowders is of significant importance in the development of new materials. The sol-gel method is one of the simplest methods for the synthesis of unstable precursors, the thermal decomposition of which allows for the production of nanodispersed powders. The objective of this study was to examine the thermal decomposition of a precursor synthesized by the citrate method of polymer complexes, with the aim of obtaining nanopowders of perovskite-type complex oxide phases in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system as one of the important stages in the creation of materials with specified characteristics. The study of the thermal decomposition of the precursor revealed that the destruction of the polymer matrix in the temperature range of 180–750 °C is accompanied by the formation of an X-ray amorphous intermediate. Upon further heating to 800–820 °C, this intermediate crystallizes with negligible decomposition (according to XRD) into perovskite of orthorhombic syngony with lattice parameters a = 0.6016 nm, b = 0.8390 nm, c = 0.5821 nm and density ?xrd = 8.18 g/cm3, and capillary-slit pore structure, with a specific surface area of 12–17 m2/g, which corresponds to a particle size of 40–60 nm. The thermal decomposition of the precursor occurs through the storage and formation of a non-rigid component of the pore structure of intermediate metastable amorphous products before the formation of the perovskite phase in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system at the temperature of 750 °C. The dependence of the general porosity characteristics of the studied samples on temperature during the non-isothermal decomposition of the precursor synthesized by the citrate method is not monotonic, with inflection points at 750 and 800 °C. At the temperature of 750 °C, the system undergoes a collapse, accompanied by a sharp decrease in the volume and specific surface area of mesopores. This is concomitant with the disappearance of the non-rigid component of the pore structure of intermediate amorphous products, as evidenced by a ledge on their nitrogen sorption isotherms. This signifies the completion of the thermal decomposition of polymeric complexes and the subsequent formation of perovskite-type complex oxide phases in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system by nucleation, self-assembly, self-organization, and crystallization. An increase in the percentage of ytterbium dopant from 1 to 4 % does not affect significantly the general characteristics of the porous structure of perovskite samples; however, it does result in changes to their morphology. At the concentration of 4 % Yb3+, the perovskite structure consists of particles of uniform morphology. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:54Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-806 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:46:02Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8062025-09-14T10:18:51Z Structure formation of nanopowders of complex oxide phases of LaLuO3:Yb3+ perovskite type by the Pechini complexing citrate method Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні Lobunets, T.F. Shyrokov, О.V. Korniienko, O.A. Yurchenko, Yu.V. Tomila, T.V. Ragulya, A.V. precursors Pechini (citrate) method specific surface nanopowders LaLuO3 perovskite sorption isotherms прекурсори метод Печіні (цитратний) питома поверхня нанопорошки перовськіт LaLuO3 ізотерми сорбції The synthesis of nanopowders is of significant importance in the development of new materials. The sol-gel method is one of the simplest methods for the synthesis of unstable precursors, the thermal decomposition of which allows for the production of nanodispersed powders. The objective of this study was to examine the thermal decomposition of a precursor synthesized by the citrate method of polymer complexes, with the aim of obtaining nanopowders of perovskite-type complex oxide phases in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system as one of the important stages in the creation of materials with specified characteristics. The study of the thermal decomposition of the precursor revealed that the destruction of the polymer matrix in the temperature range of 180–750 °C is accompanied by the formation of an X-ray amorphous intermediate. Upon further heating to 800–820 °C, this intermediate crystallizes with negligible decomposition (according to XRD) into perovskite of orthorhombic syngony with lattice parameters a = 0.6016 nm, b = 0.8390 nm, c = 0.5821 nm and density ?xrd = 8.18 g/cm3, and capillary-slit pore structure, with a specific surface area of 12–17 m2/g, which corresponds to a particle size of 40–60 nm. The thermal decomposition of the precursor occurs through the storage and formation of a non-rigid component of the pore structure of intermediate metastable amorphous products before the formation of the perovskite phase in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system at the temperature of 750 °C. The dependence of the general porosity characteristics of the studied samples on temperature during the non-isothermal decomposition of the precursor synthesized by the citrate method is not monotonic, with inflection points at 750 and 800 °C. At the temperature of 750 °C, the system undergoes a collapse, accompanied by a sharp decrease in the volume and specific surface area of mesopores. This is concomitant with the disappearance of the non-rigid component of the pore structure of intermediate amorphous products, as evidenced by a ledge on their nitrogen sorption isotherms. This signifies the completion of the thermal decomposition of polymeric complexes and the subsequent formation of perovskite-type complex oxide phases in the La2O3?Lu2O3?Yb2O3 system by nucleation, self-assembly, self-organization, and crystallization. An increase in the percentage of ytterbium dopant from 1 to 4 % does not affect significantly the general characteristics of the porous structure of perovskite samples; however, it does result in changes to their morphology. At the concentration of 4 % Yb3+, the perovskite structure consists of particles of uniform morphology. Важливу роль при створенні нових матеріалів відіграє метод синтезу нанопорошків. Золь-гель метод є одним із найпростіших методів синтезу нестійких прекурсорів, термічне розкладання яких дозволяє отримувати нанодисперсні порошки. Метою роботи було дослідження процесу термічного розкладання прекурсора, синтезованого цитратним методом полімерних комплексів, для отримання нанопорошків складних оксидних фаз типу перовськіту у системі La2O3?Lu2O3?Yb2O3 як однієї з важливих стадій створення матеріалів з заданими характеристиками. Дослідження термічного розкладання прекурсора показали, що руйнування полімерної матриці у діапазоні температур 180?750 °С супроводжується утворенням рентгеноаморфного проміжного продукту, який при подальшому нагріванні до 800?820 °С кристалізується з незначним розкладанням згідно РФА у перовськіт орторомбічної сингонії з періодами ґратки a = 0.6016 нм, b = 0.8390 нм, c = 0.5821 нм та густиною ?xrd = 8.18 г/см3, капілярно-щілинної порової будови, з питомою поверхнею 12–17 м2/г, що відповідає розміру частинок 40–60 нм. Термічне розкладання прекурсора відбувається через зберігання та утворення нежорсткої складової порової будови проміжних метастабільних аморфних продуктів до початку формування фази перовськіту у системі La2O3?Lu2O3?Yb2O3 при 750 °С. Залежність загальних характеристик пористості досліджених зразків від температури при неізотермічному розкладанні синтезованого цитратним методом прекурсора має немонотонний характер з точками перегину при 750 та 800 °С. При 750 °С в системі виникає колапс, об’єм та площа питомої поверхні мезопор різко зменшуються, а зникнення нежорсткої складової порової будови проміжних аморфних продуктів, що фіксується у вигляді плеча на їхніх ізотермах сорбції азоту, свідчить про закінчення процесу термічного розкладання полімерних комплексів та подальше формування складних оксидних фаз типу перовськіту у системі La2O3?Lu2O3?Yb2O3 шляхом зародкоутворення, самоскладання і самоорганізації та кристалізації. Підвищення відсотку легуючої добавки ітербію з 1 до 4 % істотно не впливає на загальні характеристики пористої структури зразків перовскитів, але змінює їхню морфологію. При 4 % Yb3+ структура перовськіту складається із частинок однакової форми Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-08-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/806 10.15407/hftp16.03.348 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 3 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 348-359 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 3 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 348-359 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 3 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 348-359 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/806/805 Copyright (c) 2025 T.F. Lobunets, О.V. Shyrokov, O.A. Korniienko, Yu.V. Yurchenko, T.V. Tomila, A.V. Ragulya 1 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | прекурсори метод Печіні (цитратний) питома поверхня нанопорошки перовськіт LaLuO3 ізотерми сорбції Lobunets, T.F. Shyrokov, О.V. Korniienko, O.A. Yurchenko, Yu.V. Tomila, T.V. Ragulya, A.V. Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title | Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title_alt | Structure formation of nanopowders of complex oxide phases of LaLuO3:Yb3+ perovskite type by the Pechini complexing citrate method |
| title_full | Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title_fullStr | Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title_full_unstemmed | Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title_short | Формування структури нанопорошків складних оксидних фаз LaLuO3:Yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом Печіні |
| title_sort | формування структури нанопорошків складних оксидних фаз laluo3:yb3+ типу перовськіту, отриманих комплексоутворюючим цитратним методом печіні |
| topic | прекурсори метод Печіні (цитратний) питома поверхня нанопорошки перовськіт LaLuO3 ізотерми сорбції |
| topic_facet | precursors Pechini (citrate) method specific surface nanopowders LaLuO3 perovskite sorption isotherms прекурсори метод Печіні (цитратний) питома поверхня нанопорошки перовськіт LaLuO3 ізотерми сорбції |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/806 |
| work_keys_str_mv | AT lobunetstf structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT shyrokovov structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT korniienkooa structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT yurchenkoyuv structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT tomilatv structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT ragulyaav structureformationofnanopowdersofcomplexoxidephasesoflaluo3yb3perovskitetypebythepechinicomplexingcitratemethod AT lobunetstf formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní AT shyrokovov formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní AT korniienkooa formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní AT yurchenkoyuv formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní AT tomilatv formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní AT ragulyaav formuvannâstrukturinanoporoškívskladnihoksidnihfazlaluo3yb3tipuperovsʹkítuotrimanihkompleksoutvorûûčimcitratnimmetodompečíní |