SU1155630A1 - Станнат-ванадат висмута и способ его получени - Google Patents

Abstract

1. Станнат-ванадат висмута состава, , Vy/ . Snу/ 0s со слоистой перовскитоподобной структурой дл  сегнето-- и пьезотехники. 2. Способ получени  станната-ванадата висмута состава Bi г ft, V 5/6 , Of-, заключающийс  в том, что смесь, содержащую триоксид висмута, пентоксид ванади  и диоксид олова в мол рном соотношении 6,5:2,5:1, подвергают термообработке при 600-900°С в течение 1/6 ч. на воздухе.

Description

У1 :л

3d

:о

о Изобретение относитс  к химии висмутосодержащих соединений со слоистой структурой и может быть испол зовано в сегнето- и пьезотехнике. Известны висмутосодержащие соеди нени  со слоистой перовскитоподобной структурой, описываемые формулой В12А.,.В„0, Д - число кислородных откаэДров в паровскитоподобном слое,- А и В - большой и мальй катионы соответственно. Кристаллическа  решетка этих соединений, состоит из перовскитоподобных слоев (Л.) (BijO чередующихс  со сло ми бесконечных по двум  направлени м. Наиболее близкими к предлагаемому  вл ютс  изоструктурные соединени  BijWOg и В1,МоОб, состо щие из слоев (Bi,jO;)(W04)H (,} (МоО) , Число п дл  обоих этих составов равно 1 и формула .,В„05п эПРИнимает вид , где В - W и Мо 2 . Недостатками известных висмутосодержащих соединений со слоистой первоскитоподобной структурой, примен ющихс  в сегнето- и пьезотехнике ,  вл ютс  низкие сегнетоэлектрические параметры и высок-а  энергоемкость их производства. О возможности получени  соединений , изоструктурных BijWOg и в которых позиции У(или Мо) были бы зан ты набором двух ионов V , ранее не сообщалось. Состав Bi-WOg получают методом твердофазной реакции из исходных оксидов висмута и вольфрама, вз тьпс в мольном соотношении , синтез осуществл етс  при в течение 4 Состав -МоО также получают твердофазным взаимодействием исходны оксидов в мольном соотношении biyO) :MoOj 1:1, но, поскольку при темпера TltT-r OXr j-lTT-r vrrrwr i f ТЭ -I ИЛлЛ « tS-. «.« турах больших 650 С необрати мо переходит в высокотемпературную несегнетоактивную модификацию, то дл получени  сегнетоэлектрической фазы BijMoO (коэхлинита) синтез провод т при 550 С и длительном времени выдержки ч. Целью изобретени   вл етс  разработка способа получени  нового слоистого , соединени  - станната -ванадата висмут   состава В12,Уу/в8п /б05 г/з, состо щего из слоев (BigO.j) и (,;б5п,(бОэгр и обладающего ком плёксом свойств, позвол ющих использовать его в качестве сырь  дл  высокотемпературных сегнето- и пьезоэлектрических материалов. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что дл  получени  соединени  Bij f/gVj/gSn / O. 5/3 в качестве исходных компонентов берут оксиды висмута BijO,, и олова SnO 7 в ванади  мольном соотношении Bi O iVjOj:Sn02 6,5:2,5:1 (6 молекул Bi i/eVs/gSnf/gOy. Процесс ведетс  при 600-900°С с выдержкой 1-6 ч. В результате о-бразуетс  соединение состава Bi i/ X SrCj/ O,. Согласно данным рентгеноструктурного анализа соединение . характеризуетс  ромбической симметрией элементарной  чейки с параметрами q 5,5610,004, Ь 5,57410,004,0 15,48210,02 А. Теоретическа  плотность ,380 г/см . Число формульных единиц в элементарной  чейке . Соединение плавитс  конгруэнтно при 920 С, сбстав характеризуетс  так же следующими диэлектрическими параметрами (при комнатной температуре): :диэлектрической проницаемостью 50,0, тангенсом угла диэлектрических потерь 0,023, удельной проводимостью б 9,62 10 Ом пературой сегнетоэлектрического фазового перехода Т( С. Многослойна  структура , состоит из слоев (BijO) (В1,Уу/б8п4/ 0,г/,)2-, т.е. имеет характерное дл  слоистых висмутсодержащих соединений структурное построение при отличающемс  от известных соединений химическом составе и с существенно новыми структур ными особенност ми. Из записи формулы соединени  В1г«/б 5/б5п /б05г/зВ аиде слоев () (Bi(/ V5/gSn( , видно, что состав Eiji/ V / Sniif O y/j изоструктурен Bi2WO(BijMo05), в котором позиции T,T D / UГл6 A л T-rn T-rtTrt Ttt Т Л U1 luTTJ 7tX П (Mo) заполнены ионами V и Sn в отношении 5:1 - подрешетка вольфрама В в разбиваетс  на две - Ву/бВ,/б подподретешки, - вана ./ге- «г W ди  и олова. При этом вследствие требовани  сохранени  электронейтральности формульной единицы в подрешетке кислорода образуетс  вакансионна  дефектность: из разрешенных Og позиций заполнены . Другим принципиально новым структурным мотивом  в-л етс  наличие подрешетки А в соединении с числом . Таким образом. о к д В к и и р т 04 О близости структур соединений Ziii/fy l Sn,/( BijVfO свидетельствует эквивалентность наборов дифракционных линий в рентгенограммах этих соединений. Образование однофазного продукта Олконтролируют е помощью рентгенофазового анализа.. Определение параметров элементарной  чейки провод т с применением .рентгеновского дифрактометра ДРОН - 1,5 (СиК излучение , Niл - фильтр). Индицирование полного набора, дифракционных линий синтезированного Bi f/Vf/ Sn 0|-7у указывает на завершенность реакции образовани  Bij /Vy Sn-f/ Oj отсутствие в конечном продукте непрореагировавших оксидов или других посторонних фаз. Получение Bi y V / SUf/g .jосуществл етс  следующим образом. Исходные компоненты берут в следукщем. соотношении , мас.% ч.д.а - 83,342, х.ч. VjOj - 12,512, ос.ч. SnOg 4 ,146. Совместньй сухой помол и перемешивание исходных оксидов провод т в планетарной мельнице 6 ч (до достижени  дисперсности частиц 5-7 мкм) Синтез можно вести как дл  порошкообразной , так и дл  брикетированной при удельном давлении 1000-1200 кг/см шихты. В последнем случае врем  вы - держки при температуре синтеза сокрап .гетс  на 1 ч. Синтез проводитс  в атмосфере воздуха при 600-900 с в течение 1,0-6 ч. Синтезированную массу вместе с печью охлаждают до комнатной температуры. Брикетированную-ших ту измельчают и размалывают. Окончательный продукт - соединение Bi i/ Vf/ SnYgOyJy,получают .в виде порошка коричневого цвета. В табл.2 привод тс характеристики кристаллической структуры ,V5/j,, полученного при различных температурах .синтеза и ми нимальных временах выдержки. Параметры элементарных  чеек всех образцов совпадают в пределах экспериментальной погрешности определени  . При выходе за пределы указанных технологических параметров врем -температура невозможно получить соединение Biyf/ V / Sn y OyZ/j. При более низких температурах и более коротких временах выдержки в- продукте реакции содержатс  непрореагировавшие оксиды и промежуточные продукты реакций. Верхний предел температуры твердофазного синтеза обус ловлей температурой конгруэнтного плавлени  соединени  (920°С). Увеличение времени выдержки сверх указанных в табл.2 не приводит к изменени м фазового состава продукта реакции . г а б л и ц а 2

Предлагаемьй способ характеризуетс  низкой энергоемкостью.

Изобретение«позвол ет получить новый слоистьй станнат.-ванадат висмута, выход готовой продукции достигает зо 99,7% от теоретического. Соединение Bi l V I Sn ff O г1 может быть использовано в качестве сьфь  дл  изготовлени  высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов, как в виде поликристаллических образцов (сегнето- и пьезокерамика, ВИ-фильтры), так и в виде монокристаллов - конгруэнтньй характер плавлени  соединени  позвол ет использовать методы выт гивани  из расплава.