ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Проект нацелен на поиск и характеризацию неорганических соединений с открытыми структурами в классе сложных теллурит (селенит) галогенидов переходных металлов (Ni, Cd, V, РЗЭ), выбранном в соответствии с развиваемой авторами концепцией направленного синтеза неорганических гибридных фаз, интегрирующей идеи геометрического дизайна расширенных кристаллических структур, стереохимического эффекта неподеленных электронных пар, спайсер-эффекта концевых галогенид ионов, правила валентных согласований. Поисковый синтез и выращивание монокристаллов искомых фаз предполагается осуществлять кристаллизаций из раствора в расплаве галогенидов щелочных металлов и гидротермальным методом, с частичным привлечением методов твердофазного отжига и химического транспорта. Диагностику конечных продуктов планируется проводить методами РФА, ИК спектроскопии, ДТГ, выборочно – с помощью ЕDX анализа и измерения магнитной восприимчивости. Решение кристаллических структур новых соединений предполагается осуществлять на основе монокристальных рентгенографических данных. Полученный экспериментальный материал позволит выявить корреляцию «состав – структура» в анализируемом классе соединений и уточнить концепцию направленного синтеза новых неорганических гибридных фаз.
The current Project is aimed at the synthesis and characterization of open-framework inorganics among complex tellurite and selenite halides of rare earth and transition metals (Cd, Ni, V) chose according to the authors’ concepts of targeted synthesis. Here we combine topological design of extended crystal structures, stereochemical effect of lone pairs, spacer effect of terminal halide ions, and valence match rules. Synthesis and single crystal growth will be conducted via solution and flux growth, as well as solid-state synthesis and chemical vapor transport. Characterization will be performed using diffraction and spectroscopic techniques, as well as magnetic measurements for selected objects. The experimental data set will be used to elucidate the composition – structure relationships and to refine the synthesis concepts.
Будут получены новые типы неорганических фаз с открытыми структурами на базе халькогенит галогенидов переходных металлов (Ni, Cd, V, РЗЭ). Будут решены структуры характерных представителей новых семейств. Будут выявлены взаимосвязи между условиями синтеза и фазовым составом продуктов, между составом и структурными особенностями соединений, между типом структуры и характером пор, определены границы существования типов фаз по ряду РЗЭ, ЩМ. Будет охарактеризована магнитная восприимчивость образцов, перспективных для возникновения в них особых магнитных свойств. Будут откорректированы подходы к направленному синтезу неорганических гибридных фаз.
На протяжении длительного периода времени члены авторского коллектива проводили поиск и диагностику слоистых и низкоразмерных соединений, в качестве объектов служили халькогениты, халькоген галогениды, оксогалогениды висмута, свинца, РЗЭ, с целью выявления кристаллохимических закономерностей в указанном классе фаз, поиска нелинейно-оптических, магнитных материалов. Авторами впервые получены теллурит и селенит галогениды висмута и РЗЭ, обнаружены уникальные пироэлектрические свойства Bi4Te2O9Br2, проанализированы нелинейно оптические характеристики Pb2B5O9Br. Получены, структурно охарактеризованы и диагностированы магнитные свойства PbCu2(ChO3)2Cl2 (Ch = Te, Se). В последние годы авторами предпринята работа по поиску и исследованию неорганических гибридных фаз. На основе предложенной авторами концепции направленного синтеза таких соединений получены и кристаллохимически охарактеризованы семейства фаз M7Ln11[ChO3]12X16 (M = Rb, Cs; Ch, Te; X =Cl, Br) ; Na2Ln3(TeO3)4Cl3 (Ln = Sm, Eu, Gd) искомого типа; обнаружены фазы с новым набором структурных единиц CdLn2(TeO3)2Cl4. Таким образом, заявляемая проблематика, подходы к ее решению в настоящем проекте являются логичным развитием идей предшествующих работ.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Дизайн и направленный синтез новых неорганических сложных халькогенит галогенидов переходных металлов с открытыми структурами |
Результаты этапа: Основываясь на развиваемой авторами концепции поиска новых неорганических фаз с открытыми структурами, включающей идеи дизайна расширенных кристаллических структур, стереохимического эффекта неподеленных электронных пар, спайсер-эффекта концевых галогенид ионов, правила валентных согласований, в соответствии с заявленным планом работы на первом этапе исследования по проекту методом кристаллизации из раствора в расплаве проведен поисковый синтез сложных теллурит галогенидов РЗЭ-Т (Т = Ni, Co), в результате которого обнаружены новые соединения общего состава Ln2Co(TeO3)2Cl4 (где Ln =Eu, Gd) и La2Co0.4(TeO3)2Br2.8; осуществлена структурная диагностика найденных фаз. Показано, что изоструктурные между собой хлоридные производные принадлежат к тетрагональной сингонии (пространственная группа P4/nbm) с параметрами элементарных ячеек а = 15.8928(6)А, с = 12.461(1)А (Ln =Eu) и а = 15.8323(7)А, с = 12.4729(1)А (Ln = Gd), а La2Co0.4(TeO3)2Br2.8 относится к ромбической сингонии (пространственная группа Abm2) с параметрами элементарной ячейки а = 12.546(3)A, b = 8.195(2)A, c = 16.39(2)A. Основу структуры Ln2Co(TeO3)2Cl4 (Ln =Eu, Gd) составляет слой параллельный основанию (ab), построенный из оксидных полиэдров РЗЭ, сочлененных между собой общими ребрами и гранями. Сверху и снизу (вдоль оси с) этот слой декорирован одношапочными квадратными антипризмами LnO4Cl5 (Ln =Eu,Gd), обобщающими свои кислородные вершины с вершинами оксидных полиэдров слоя. Между антипризмами LnO4Cl5 расположены атомы теллура, связанные с тремя атомами кислорода, принадлежащими в то же время оксид лантаноидному слою. Эти расширенные плоские фрагменты разделяются (вдоль оси с) слоями ионов кобальта, связанными только с атомами хлора, расположенными по конфигурации октаэдра. Структура La2Co0.4(TeO3)2Br2.8 построена схожим образом: плоские слои, сформированные искаженными десятивершинниками [LaO10] и восьмивершинниками [LaO8], декорированные оксидными полиэдрами теллура и искаженными одношапочными квадратными антипризмами [LaO4Br5] с расщепленной, статистически заполняемой позицией центрального катиона, разделяется слоями ионов кобальта, и структура в целом может быть описана как последовательность фрагментов [La2(TeO3)2]2+ и [Co0,4Br2,8]2-. Тестирована гидротермальная методика получения фаз в системах LnCl3.6H2O-TeO2-TCl2.6H2O (Ln =Nd, Dy; T = Co, Ni). В апробированных условиях наблюдали образование известных фаз и нового теллурит хлорида неодима. Методом кристаллизации из раствора в расплаве хлорида кадмия получены первые сложные селенит хлориды Ln-Cd (Ln = La, Ce). Диагностированные кристаллы новых фаз оказались двойниками, что пока что затруднило точное решение их структуры | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Дизайн и направленный синтез новых неорганических сложных халькогенит галогенидов переходных металлов с открытыми структурами |
Результаты этапа: В соответствии с планом исследований по проекту на втором этапе работы кристаллизацией из раствора в расплаве хлорида кадмия получены новые сложные селенит хлориды РЗЭ-Cd для Ln = La, Sm; показано, что протяженность этих фаз вдоль лантаноидного ряда обрывается на гадолинии; новые фазы охарактеризованы рентгенографически. Синтезирована серия изоструктурных теллурит бромидов РЗЭ-Cd общего состава [Ln12(TeO3)12][Cd6Br24] (Ln = La – Nd), структурно схожих с аналогичными хлоридами. Получены новые представители сложных теллурит хлоридов РЗЭ-Со, тем самым расширено это обнаруженное нами ранее семейство в сторону «тяжелых» РЗЭ, по крайней мере, до тербия. Новые соединения диагностированы рентгенографическим способом. Синтезирован теллурит хлорид РЗЭ-К состава KNd3,5Te4O12,5Cl3, предложена модель его кристаллической структуры. Выявлен фазовый состав продуктов кристаллизации различных композиций оксидов кадмия, ванадия, теллура из раствора в расплаве хлорида кадмия; установлен фазовый состав продуктов взаимодействия компонентов на различных разрезах квазичетверной системы CdO-V2O5-TeO2-CdCl2; обнаружено существование искомого теллурит хлорида Cd-V. | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Дизайн и направленный синтез новых неорганических сложных халькогенит галогенидов переходных металлов с открытыми структурами. |
Результаты этапа: В соответствии с основной целью проекта – разработать подходы к направленному синтезу неорганических соединений с открытыми структурами на основе предложенной авторами концепции в классе сложных халькогенит галогенидов РЗЭ – методом кристаллизации из раствора в расплаве проведен поисковый синтез новых представителей искомого класса с участием катионов-партнеров разного типа, разного вида халькогенов и галогенов. Методом кристаллизации из раствора в расплаве хлорида кадмия синтезированы монокристаллы теллурит хлорида CdLa2(TeO3)2Cl4 и теллурит бромдов общего состава CdLn2(TeO3)2Br4 (Ln = La, Pr), установлены их кристаллические структуры, показано, что найденные фазы изоструктурны между собой и принадлежат к структурному типу CdSm2(TeO3)2Cl4 (P4/nbm), Тем самым расширен ряд хлоридных фаз, и показано существование бромидных соединений данного типа. Отсутствие их иодидных аналогов связывается с влиянием размерных факторов. Обнаружены сложные селенит хлориды Ln-Cd (Ln = La, Ce, Nd, Sm), кристллохимически схожие между собой, но отличные от описанных выше теллурит галогенидов РЗЭ-кадмия. Впервые синтезированы сложные теллурит галогениды РЗЭ с другими переходными металлами - Co, Mn: CoLn2Te2O6Cl4 (Ln = Eu, Gd), Mn6Nd12Te12O36Cl24, La2Co0.4(TeO3)2Br2, решены их кристаллические структуры. Показано, что указанные хлоридные производные принадлежат к семейству тетрагональных фаз (P 4/n b m), построенных упорядоченной последовательностью плоских лантаноид хальлоген оксидных фрагментов и слоев хлоридов переходного металла типа дефектного NaCl. Схожее строение имеет и La2Co0.4(TeO3)2Br2, однако статистическое заполнение одной из лантановых позиций и неполное заполнение кобальтовых обуславливают понижение симметрии (Abm2). Изучены фазовые соотношения на различных участках системы CdCl2-CdO-V2O5-TeO2, получить монокристальные образцы новых фаз в которой не удалось. Завершено изучение фаз Na2Ln3Cl3[TeO3]4 (Ln =Sm–Ho), методом кристаллизации из раствора в расплаве KCl или SrCl2 выращены кристаллы новых теллурит галогенидов РЗЭ-s-металлов: KNd3,5Te4O12.5Cl3, La9Sr2,5Te12O36Cl8, Ln4Sr(TeO3)4Cl6 (Ln = Ce, Nd, Sm), Sm8Sr4Te12O36Br8,011, решены структуры хлоридных фаз. Показано, что натриевые соединения образуют ряд изоструктурных между собой фаз (С2/с), отличных от структур KNd3,5Te4O12.5Cl3 (Р21) и известных Cs7Sm11Cl16[TeO3]12, Rb7Nd11Br16[TeO3]12 (I4/mcm). Выявлено, что специфической особенностью структур с участием ЩЗМ оказывается совместное замещение атомами ЩЗМ и РЗЭ одних и тех же кристаллографических позиций, часто без формирования «собственных» позиций ЩЗМ. Показано, что все структуры сложных халькогенит галогенидов РЗЭ в первом приближении могут трактоваться как последовательность плоских лантаноид халькогенитных фрагментов схожего строения и галогенидных прослоек катиона-партнера, и основные структурные различия фаз разных семейств рассматриваемого класса связаны главным образом со спецификой построения этих слоев. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".