Синтез и термодинамические свойства германата Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Германат кальция-скандия Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂ синтезирован методом твердофазных реакций обжигом на воздухе стехиометрической смеси исходных оксидов CaO, Sc₂O₃ и GeO₂ при температурах 1273–1623 K. С использованием данных рентгенофазового анализа однофазных образцов уточнен параметр элементарной ячейки (a = 12.508(48) Å, V = 1956.92(2) ų, пр. гр. Ia-3d) кристаллов Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂ со структурой граната. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии измерена теплоемкость поликристаллических образцов в области 320–1050 K. По этим данным рассчитаны термодинамические функции германата кальция-скандия.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Л. Т. Денисова

Сибирский федеральный университет

Author for correspondence.
Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041

Л. Г. Чумилина

Сибирский федеральный университет

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041

Ю. Ф. Каргин

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, Ленинский пр., 49, Москва, 119991

Г. В. Васильев

Сибирский федеральный университет

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041

В. В. Белецкий

Сибирский федеральный университет

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041

В. M. Денисов

Сибирский федеральный университет

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
Russian Federation, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041

References

  1. Piccinellia F., Lausib A., Bettinellia M. Structural Investigation of the New Ca₃LN₂Ge₂O₁₂ (Ln = Pr, Nd, Sm, Gd and Dy) Compounds and Luminescence Spectroscopy of Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂ Doped with the Eu⁺³ Ion // J. Solid State Chem. 2013. V. 205. P. 190-196. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.07.021
  2. Lee J., Ohba N., Asahi R. Design Rules for High Oxygen-Ion Conductivity in Garnet-Type Oxides // Chem. Mater. 2020. V. 32. P. 1358–1370. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b02044
  3. He Y., Wei X., Wu Y., Chen X., Yang J., Zhou H. Effects of Packing Fraction, Lattice Vibration, and Bond Valence on the Microwave Dielectric Properties of low-εᵣ Garnet-Type Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂ Ceramics // J. Solid State Chem. 2023. V. 322. P. 123980(1-8). https://doi.org/10.1016/j.jssc. 2023.123980
  4. Tang Y., Zhang Z., Li J., Xu M., Zhai Y., Duan L., Su C., Liu L., Sun Y., Fang L. A3Y2Ge3O12 (A = Ca, Mg): Two Novel Microwave Dielectric Ceramics with Contrasting τf and Q // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 4. P. 1–20. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.04.052
  5. Baklanova Y.V., Enyashin A.N., Maksimova L.G., Tyutyunik A.P., Chufarov A.Yu., Gorbatov E.V., Baklanova I.V., Zubkov V.G. Sensitized IR Luminescence in Ca₃Y₂Ge₃O₁₂: Nd³⁺, Ho³⁺ under 808 nm Laser Excitation // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 6959–6967. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.01.128
  6. Cui J., Zheng Y., Wang Zh., Cao L., Wang Z., Li P. Improving the Luminescence Thermal Stability of Ca₃Y₂Ge₃O₁₂: Cr³⁺ Based on Cation Substitution and its Application in NIR LEDs // Mater. Adv. 2022. V. 3. P. 2772-2778. https://doi.org/10.1039/02MA00009A
  7. Ji Ch., Huang Zh., Tian X., Tian X., Zhang L., He H., Wen J., Peng Y. Sm³⁺/Pr³⁺ Biactivated Ca₃Y₂Ge₃O₁₂: 0.04 Sm³⁺: Pr³⁺ Red Phosphor with High Thermal Stability for Low Correlated Temperature WLED // J. Lumin. 2021. V. 232. P. 117775(1-8). https://doi.org/10.1016/ j.jlumin.2020.11775
  8. Rammohan A.A. Review on Effect of Thermal Factors on Performance of High Power Light Emitting Diode (HPLED) // J. Eng. Sci. Technol. Rev. 2016. V. 9. P. 165-179. https://doi.org/10.25103/jestr.094.24
  9. Müller-Buschbaum H., Schnering H.G. Über Oxoscandate. I. Zur Kenntnis des Ca₂GeO₄ // Z. Anorg. Allg. Chem. 1965. B. 336. № 5. S. 295–305. https://doi.org/10.1002/zaac. 19653360510
  10. Klimm D., Philippen J., Markurt T., Kwasniewski A. Ce⁴⁺: CaSc₄O₄ Crystal Fibers for Green Light Emission: Growth Issues and Characterization // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2014. V. 11. P. 21(1–5). https://doi.org/10.1557/opl.2014.365
  11. Chen X., Wang F., Zhi W., Liu W., Wang X., Tian Y., Xu B., Yang B. Phase Equilibria of the CaO-SiO₂-Sc₂O₃ Ternary System // J. Phase Equilib. Diffus. 2023. V. 44. P. 102-114. https://doi.org/10.1007/s11669-022-01022-y
  12. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов. Справочник. Вып. 5. Ч. 1 / Под ред. Галахова Ф.Я. Л.: Наука, 1985. 284 с.
  13. Fiquet G., Gillet P., Richet P. Anharmonicity and High-Temperature Heat Capacity of Crystals: the Examples of Ca₂GeO₄, Mg₂GeO₄ and CaMgGeO₄ Olivines // Phys. Chem. Mater. 1992. V. 18. P. 469–479. https://doi.org/10.1007/BF00200970
  14. Shushunov A.N., Gorshkov O.N., Smirnova N.N., Somov N.V., Chirshkov Yu.I., Bykov A.B. Thermophysical Properties of Ca₂GeO₄ over the Temperature Range between (6 and 350 K) // J. Chem. Thermodyn. 2014. V. 78. P. 58–68. https://doi.org/10.1016/j.jct.2014.06.019
  15. Koseva I., Nikolov V., Petrova N., Tzvetkov P., Marychev M. Thermal Behavior of Germinates with Olivine Structure // Thermochim. Acta. 2016. V. 646. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.tca.2016.11.004
  16. Li W., Chen D., Shen G. Encapsulating Ca₂Ge₇O₁₆ Nanowires within Grapheme Sheets as Anode Materials for Lithium-ion Batteries // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 20673-20690. https://doi.org/10.1039/cSta04175a
  17. Торопов Н.А., Бондарь И.А., Лазарев А.Н., Смолин Ю.И. Силикаты редкоземельных элементов и их аналоги. Л.: Наука, 1971. 230 с.
  18. Li H., Ma S., Yu Z., Zhu H., Li N. In Situ High-Pressure X-ray Diffraction of the Two Polymorphs of Sc₂Ge₂O₇ // AIP Adv. 2020. V. 10. P. 095209(1-7). https://doi.org/10.1063/5.0021334
  19. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Денисов В.М. Высокотемпературная теплоемкость Tb₂SN₂O₇ // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 1. С. 71-73. https://doi.org/10.7868/S0002337X17010043
  20. Mill B.V., Belokoneva E.I., Simonov M.A., Belov N.V. Refined Crystal Structures of the Scandium Garnets Ca₃Sc₂Si₃O₁₂, Ca₃Sc₂Ge₃O₁₂ and Cd₃Sc₂Ge₃O₁₂ // J. Struct. Chem. 1977. V. 18. P. 321-323. https://doi.org/10.1007/BF00753987
  21. Maier C.G., Kelley K.K. An Equation for the Representation of High Temperature Heat Content Data // J. Am. Chem. Soc. 1932. V. 54. № 8. P. 3243-3246. https://doi.org/10.1021/ja01347a029
  22. Leitner J., Chuchvalec P., Sedmidubský D., Strejc A., Abrman P. Estimation of Heat Capacities of Solid Mixed Oxides // Thermochim. Acta. 2003. V. 395. P. 27–46. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(02)00176-6
  23. Leitner J., Voňka P., Sedmidubský D., Svoboda P. Application of Neumann-Kopp Rule for the Estimation of Heat Capacity of Mixed Oxides // Thermochim. Acta. 2010. V. 497. P. 7-13. https://doi.org/10.1016/j.tca.2009.08.002
  24. Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. М.: Металлургия, 1982. 392 с.
  25. Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М.: Химия, 1978. 360 с.
  26. Zhang Y., Jung I.-H. Critical Evaluation of Thermodynamic Properties of Rare Earth Sesquioxides (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Sc and Y) // CALPHAD: Comput. Coupling Phase Diagrams Thermochem. 2017. V. 58. P. 169–203. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2017.07.001
  27. Осина Е.А. Термодинамические функции молекул оксидов германия в газовой фазе: GeO₂(г), Ge₂O₂ (г) и Ge₂O₃(г) // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. № 2. С. 223-227. https://doi.org/10.7868/S0040364417020120
  28. Кумок В.Н. Проблема согласования методов оценки термодинамических характеристик // Прямые и обратные задачи химической термодинамики. Новосибирск: Наука, 1987. С. 108–123.
  29. Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Montoya M.M., Yarbro S.L. Prediction of Heat Capacities of Solid Inorganic Salts from Group Contribution // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. V. 35. № 1. P. 343-348. https://doi.org/10.1021/ie9501485
  30. Leitner J., Sedmidubský D., Chuchvalec P. Prediction of Heat Capacities of Solid Binary Oxides from Group Contribution Method // Ceramics-Silikáty. 2002. V. 46(1). P. 29–32.
  31. Mostafa A.T.M.G., Eakman J.M., Yarbro S.L. Prediction of Standard Heats and Gibbs Free Energies of Formation of Solid Inorganic Salts from Group Contributions // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. V. 34. P. 4577–4582. https://doi.org/10.1021/IE00039A053

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences