Синтез гетеровалентно заміщених шаруватих перовськітів Sr₂₋ₓLnₓBIV₁₋ₓBₓIIIO₄(BIV = Sn, Ti, BIII = Sc, In)

Abstract

Методами порошкової рентгенівської дифрактометрії встановлено можливість гетеровалентного заміщення атомів А- і В-позицій в одношаровій шаруватій перовськітоподібній структурі титанату та станату стронцію Sr₂BIVO₄ (BIV = Ti, Sn) за типом Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ (Ln = La – Tb, BIV = Ti, Sn, BIII = Sc, In). Визначено межі гетеровалентного заміщення атомів А- і В-позицій та кристалографічні параметри синтезованих фаз Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ з одношаровою структурою. Встановлено утворення неперервної області фаз з одношаровою структурою в 10 системах: Sr₂₋ₓLnₓTi₁₋ₓScₓO₄ (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu), Sr₂₋ₓLnₓTi₁₋ₓInₓO₄ (Ln = La, Pr), Sr₂₋ₓLaₓSn₁₋ₓScₓO₄, Sr₂₋ₓLnₓSn₁₋ₓInₓO₄ (Ln = La, Pr). Збільшення ступеня гетеровалентного заміщення атомів у цих системах спричиняє пониження симетрії кристалічної ґратки фаз з тетрагональної (просторова група I4/mmm) до взаємозв’язаної з нею ромбічної. У решти досліджених систем Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ зафіксовано існування неширокої (величина х значно менше 1) області фаз з одношаровою структурою на основі Sr3BIVO7. Характер фазових співвідношень у системах Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ (Ln = La – Tb, BIII = Sc, In) (BIV = Sn, Ti) та лінійний тип концентраційних залежностей параметрів приведених тетрагональних елементарних комірок фаз Sr₂₋ₓLnₓBIV₁₋ₓBₓIIIO₄ з одношаровою структурою свідчать про те, що за своєю природою зазначені фази являють собою ряди твердих розчинів у псевдобінарних системах Sr₂BIVO₄ – SrLnBIIIO₄ (BIV = Ti, Sn, BIII = Sc, In). Одержані дані можуть бути використані для регулювання функціональних властивостей титанатів і станатів Sr₂BIVO₄ та матеріалів на їх основі, а також для вирішення задачі цілеспрямованого пошуку нових сполук типу An₊₁BnO3n₊₁ з шаруватою перовськітоподібною структурою.

The possibility of the heterovalent substitution of A- and B-positions atoms in a single-layer slab perovskitelike structure of strontium titanate and stannate Sr₂BIVO₄ (BIV = Ti, Sn) by type Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ (Ln = La – Tb, BIV = Ti, Sn, BIII = Sc, In) has been established by X-ray powder diffraction methods. The boundaries of the heterovalent substitution of A- and B-positions atoms and the crystallographic parameters of the synthesized Sr₂₋ₓLnₓBIV₁₋ₓBₓIIIO₄ phases with a single-layer structure are determined. The continuous phase area formation with a single-layer structure has been observed in 10 systems: Sr₂₋ₓLnₓTi₁₋ₓScₓO₄ (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu), Sr₂₋ₓLnₓTi₁₋ₓInₓO₄ (Ln = La, Pr), Sr₂₋ₓLaₓSn₁₋ₓScₓO₄, Sr₂₋ₓLnₓSn₁₋ₓInₓO₄ (Ln = La, Pr). Increasing the degree of heterovalent substitution of atoms in these systems leads to a reduction of the sym metry of the crystal lattice of phases from the tetragonal (space group I4/mmm) to the interconnected rhombic one. In the rest of the studied Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ systems, the existence of a narrow (x value significantly less than 1) phase region with a single-layer structure based on Sr3BIVO7 is observed. The character of the phase relations in the Sr₂₋ₓLnₓBIV₁₋ₓBₓIIIO₄ systems (Ln = La – Tb, BIII = Sc, In) (BIV = Sn, Ti) and the linear type of concentration dependences of the parameters of the reduced tetragonal unit cells of Sr₂₋ₓLnₓBIV ₁₋ₓBₓIIIO₄ phases with a single-layer structure indicate that, by their nature, these phases are series of solid solutions in the pseudobinary systems Sr₂BIVO₄ – SrLnBIIIO₄ (BIV = Ti, Sn, BIII = Sc, In). The obtained data can be used to regulate the functional properties of titanates and stannates Sr₂BIVO₄ and materials based on them, as well as to solve the problem of a purposeful search for new compounds of the type An₊₁BnO3n₊₁ with a slab perovskite-like structure.