Станнат-ванадат висмута и способ его получения — SU 1155630 (original) (raw)
(ЙЗЮЗйМ ОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАН И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СТАННАТ-ВАНАДАТ ВИСМУТА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ .(57) 1. Станнат-ванадат висмута состава, ВдФ, Чдб, Бп/6, Ою Ф со слоистой перовскитоподобной струк турой для сегнето-.и пьезотехники.2. Способ получения. станната-ванадата висмута состава ВКя фй5/ у Бп 4/ОФ заключающийся в том, что смесь, содержащую триоксид висмута, пентоксид ванадия и ди оксид олова в молярном соотношении 6,5:2,5: 1, подвергают термообработке при 600-900 С в течение 1/6 ч. на воздухе.Изобретение относится к химиивисмутосодержащих соединений со слоистой структурой и может быть использовано в сегнето- и пьезотехникеИзвестны висмутосодержащие соединения со слоистой перовскнтоподобной структурой, описываемые формулойВ. А,ВО, где и - число кислородных откаэдров в перовскитоподобномслое; А и В - большой.и малый катио" 10ны соответственно. Кристаллическаярешетка этих соединений. состоит изперовскитоподобных слоев(А.,ВОзим)г;чередующихся со слоями (В 3. 0 ) ибесконечных по двумя направлениям, ИНаиболее близкими к предлагаемомуявляются изоструктурные соединенияВд Ю и Вд,гМо 06, состоящие из слоев (ВдОг)"+(ЫО) и (Вг.02)"(МоО) , Число и для обоих этих 20составов равно 1 и формулаВгАп,ВаОЗь,принимает вид Вд. ВО,где В -ЫиМо 2Недостатками известных висмутосодержащих соединений со слоистой 25первоскитоподобной структурой, применяющихся в сегнето- и пьезотехни. ке, являются низкие сегнетоэлектрические параметры и высокая энергоем.кость их производства. 30О возможности получения соединений, изоструктурных В 1 ЫО 6 и Вг.гйоО,в которых позиции И (или Мо) былирбы заняты набором двух ионов Ч Бп,ранее не сообщалось. 35Состав В УО получают методомтвердофазной реакции из исходных оксидов висмута и вольфрама, взятых вмольном соотношении Вз. О.НО=1;1осинтез осуществляется при 900 С в 40течение 4 ч,Состав В МоОь также получаюттвердофазным взаимодействием исходныхоксидов в мольном соотношении В 20.:Мо 0=1: 1, но, поскольку при темпера.45турах больших 650 С В МоО необратиО2мо переходит в вцсокотемпературнуюнесегнетоактивнчю модификацию,то дляполучения сегнетоэлектрической фазыВ 12 МоО (коэхлинита) синтез проводят 50опри 550 С и длительном времени выдержки20 ч.Целью изобретения является разработка способа получения нового слоистого. соединения - станната -ванадата висмутл состава Вд,6 Чу 6 Бп(60 гр,состоящего из слоев (ВОг ) и(В 66%ьБп 160) и обладающего комплексом свойств, позволяющих использовать его в качестве сырья для высокотемпературных сегнето- и пьезоэлектрических материалов.Сущность изобретения заключается в том, что для получения соединения Вдг,6 Чр/6 Бп 06 г в качестве исходных компонентов берут оксиды висмута Вг. Оз, ванаДиЯ Ч 20 и олова БпОг в, мольном соотношении В 20 з.ЧгО;БпО= =6,5:2,5:1 (6 молекул В 1 гч 6 Ч(6 БпйОР/, Процесс ведется при 600-900 С с выдержкой 1-6 ч. В результате образуется соединение состава ВгчДБЮцО.1Согласно данным рентгеноструктурного анализа соединение В-г, Чд 6 БпцОг.6 характеризуется ромбической симметрией элементарной ячейки с параметрами 4 =5,56 ф 0,004, Ь =5,574" 0,004, оф о=15,482 ф 0,02 А. Теоретическая плот 3ность дт=8,380 г/см , Число формульных единиц в элементарной ячейке я=4, Соединение плавится конгруэнтноопри 920 С, сОстав характеризуется так же следующими диэлектрическими параметрами (при комнатной температуре); ;диэлектрической проницаемостью Я = =50,0, таигенсом угла диэлектрических потерь о 3 =0,023, удельной проводимостью б =9,62 10 Ом м , температурой сегнетоэлектрического фазоового перехода Т=350 С. Многослойная структура Вгд 6 Ч 66 Бп 1(606 гУ состоит изслоев (ВгОг)" (В 16 Ч/6 Бп(60 э 9 з) э т,е. имеет характерное для слоистых висмутсодержащих соединений структурное построение при отличающемся от известных соединений химическом составе и с существенно новыми структур ными особенностями.Из записи формулы соединения В-гйЧЦ 6 БР 1/60 г в виде слоев (В 0) (В 1 ц 6 Ч 66 БПЦбОф Видноу что состав Вг Чр Бп 1 Оггц изоструктурен Вг.гИО 6(В Мо 06), в котором позиции Ыф (Моб) заголнены ионами Ч и Бп6 Ф Ф 4+ в отношении 5; 1 - подрешетка вольфрама В в ВгВО разбивается на две "подподретешки", - В В 6 - ванадия и олова, При этом вследствие тре бования сохранения электронейтральности формульной единицы в подрешетВке кислорода образуется вакансионная дефектность; из разрешенных 0 позиций заполнены 06 г . Другим принципиально новым структурным мотивом яв,ляется наличие подрешетки А в соединении с числом п=1. Таким образом,з 1155630 ОтносительИнтерфеМежплоскостныерасстоянияЙ/й экспериментальные, А ные интенсивности, 7 ренционные индексы 20 0,02 7,74203,81463,3994 3,1401 2,7860 25 35 12 100 113 020 30 2,6167 202 203 2,4377 2,2608 1, 9697 024 10 220 40 тельный продукт соединЕниеВ 16 Чц Яп Ог(получают в виде порощка коричневого цвета.В табл.2 приводятся характерие 222 223 1,8960 1,8227 22 10 1,6670 1,5916 1,5793 1,5642 1,4742 1,2702 225 33 314 119 226 50 55 316 045 1,2303 242 243 1,2266 отличная от В ВО. кристаллохимическая формула предлагаемого соединения должна быть записана.в виде//Вд 2 А В 5 В 0 т .В табл. 1 приводится набор межплос. костных, расстояний, относительных интенсивностей дифракционных линий и интерференционных индексов, характеризующих кристаллическую структуру соединения В 16 У 6 дЯП 60/. 1 ОТаблица 1 О близости структур соединений 16 ЧцьЯП 60 ууи Вд НО свидетельствует эквивалентность наборов ди фракционных линий в рентгенограммах этих соединений.Образование однофазного продукта В//6 Чф 6 Яп/6 Оконтролируют е помощью3рентгенофазового анализа Определение параметров элементарной ячейки проводят с применением .Рентгеновского дифрактометра ДРОН - 1,5 (СПК- излучение, М/ - фильтр). Индицирование полного набора. дифракционных линий синтезированного В/ЧууЯпу Ог 2/6 6 у указывает на завершенность реакции образования В/ Чдб Яп(606 г/зи отсутствие в конечном продукте непрореагировавших оксидов или других посторонних фаз.Получение Вд/6 Ч Яп/60 р/ осуществляется следующим образом. Исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас,7 ч.д.а ВОз - 83,342, хтче ЧО 6 - 12,512, ос че Яп 02 4, 146, Совместный сухой помол и пере" мешивание исходных оксидов проводят в планетарной мельнице 6 ч (до достижения дисперсности частиц 5-7 мкм) Синтез можно вести как для порошкообразной, так и для брикетированной при удельном давлении 1000-1200 кг/смф шихты. В последнем случае время вы - держки при температуре синтеза сокрапуется на 1 ч, Синтез проводится в атмосфере воздуха при 600-900 С в теФ чение 1,0-6 ч. Синтезированную массу вместе с печью охлаждают до комнатной температуры. Брикетированную ших. ту измельчают и размалывают. Оконча тики кристаллической структуры Вду/6 Ч 66 ЯП 6 06 г/з, полученного при различных температурах .синтеза и минимальных временах выдержки. Параметры элементарных ячеек всех образцов совпадают в пределах экспериментальной погрешности определения. При выходе за пределы указанных технологических параметров время-температура невозможно получить соединение В 1 Ч/ Япд/ Ог/з При более низких температурах й более коротких временах выдержки в.продукте реакции содержатся непрореагировавшие оксиды и промежуточные про1155630 чение времени выдержки сверх указанных в табл.2 не приводит к изменениям фазового состава продукта реакции,5 1 аблица 2 Параметры Время выдержки, ч Температурасинтеза, С Не менее 6 15,480 15,480 5,559 5,560 600. 700 Не менее 6 15,483 Не менее 4 5,559 5,561 5,562 15,484 15,482 15,483 Не менее 4 800 Не менее 2 850 Не менее 1 900 предлагаемый способ характеризует ся низкой энергоемкостью.Изобретенйепозволяет получить новый слоистый станнат-ванадат висмута, выход готовой продукции достигает щ 99,7 Е от теоретического. Соединение В 11(Ч( БпО может быть использовано в качестве сырья для изготовлеСоставитель В.ИвановРедактор Л.Авраменко Техред С.Легеза Корректор В.Синицкая Заказ 3049/24 Тираж 357 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, ,.аушская наб д.4/5Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная, 4 дукты реакций. Верхний предел температуры твердофазного сингеза обустловлен температурой конгруэнтногоплавления соединения (920 С), Увели 5, 570 5,574 5,572 5,574 5,574 5,574 ния высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов, как в виде поликристаллических образцов (сегнето- и пьезокерамика, ВИ"фильтры),так и в виде монокристаллов - конгруэнтный характер плавления соединения позволяет использовать методы вытягивания из расплава.