Станнат-ванадат висмута и способ его получения

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4! !9! SU (! !!

4(51) С 30 В 29/30, 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г

"((ЗЮЗйМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ;-", И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3629413/23-26 (22) 29.07.83 (46) 15.05.85. Бюл. Ф 18 (72) О.А.Алексанян, Л.M.Ñàâ÷åíêo, В.Г.Осипян и К.А.Костанян (53) 621 ° 315.592(088.8) (56) 1. Subbarao Е.С. А family of йerroelectric bismuth compounds.—

FhÓs. chem. solids, 1962, 23, 665.

2. Jsmailzade J.Н., Aliyev. J.М., Jsmailov R.И., Alekbегоv А.J. Rzayev D.À., Ferroelectricity in Bir

МоО, — " Ferroelectrics", 1979, 22, 853-854 (прототип). (54) СТАННАТ-ВАНАДАТ. ВИСИУТА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ. (57) 1. Станнат-ванадат висмута состава, Bi l, Ч /6, Бп / Q з со слоистой перовскитоподобной струк. турой для сегнето-. и пьезотехники.

2. Способ получения. станната-ванадата висмута состава Bi д /6

Ч 5д,, Sn q/, О Ф, заключающийся в том, что смесь, содержащую триоксид висмута, пентоксид ванадия и диоксид олова в молярном соотношении

6,5:2,5: 1, подвергают термообработке при 600-900 С в течение 1/6 ч. на воздухе.

1155630

Изобретение относится к-химии висмутосодержащих соединений со слоистой структурой и может быть исполь зовано в сегнето- и пьезотехнике..

Известны висмутосодержащие соеди- 5 нения со слоистой перовскнтоподобной структурой, описываемые формулой

В12А„,Влом439 где и число кислород ных откаэдров в перовскитоподобном слое; А и В - большой.и малый катио" 10 ны соответственно. Кристаллическая решетка этих соединений. состоит из перовскитоподобных слоев(А„,В„Оз„,„), чередующихся со слоями (Bi О ) » и бесконечных по двумя направлениям. 15

Наиболее близкими к предлагаемому являются изоструктурные соединения

Bi) " (МоО ), Число и для обоих этих 20 составов равно 1 и формула

Biг Ап- ВаОЭн, принимает вид Bi2B06 где В -ИиМо $2)

Недостатками известных висмутосодержащих соединений со слоистой И первоскитоподобной структурой, применяющихся в сегнето- и пьезотехни. ке, являются низкие сегнетоэлектрические параметры и высокая энергоемкость их производства. 30

О возможности получения соединении, изоструктурных Bi>WO< и В Яо06, в которых позиции W (или Мо) были р бы заняты набором двух ионов V Sn ранее не сообщалось. 35

Состав Bi WO< получают методом твердофазной реакции из исходных оксидов висмута и вольфрама, взятых в мольном соотношении Bi О .W0 =1 1 о синтез осуществляется при 900 С в 40 течение 4 ч.

Состав Bi2Мо06 Tahoe получают твердофазным вз аимодействием исходных оксидов в мольном соотношении Bi20 .

:Мо0 =1:1, но, поскольку при темпера-45 турах больших 650 С Bi МоО необратиО

2 мо переходит в вцсокотемпературную несегнетоактивнчю модификацию, то для получения сегнетоэлектрической фазы

В 2Мо06 (коэхлинита) синтез проводят 50 о при 550 С и длительном времени выдержки 20 ч.

Целью изобретения является разработка способа получения нового слоистого. соединения — станната -ванада- 55 та висмутл состава Bi q VygSn гр, состоящего из слоев (В О ) и (Bi 6V +Sn« О,/,) 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

Bi< « Чр/ $п, О zj> в качестве исходных компонентов берут оксиды висмута

Bi2О39 ванадия V20 и олова Sn02 в мольном соотношении В 20з.Ч О,SnO<=

=6,5: 2, 5: 1 (6 молекул Biz«

Процесс ведется при 600-900 С с выдержкой 1-6 ч. В результате образуется соединение состава В «Д $пС; „О .

Согласно данным рентгеноструктурного анализа соединение В1ИьЧЮь$п (ба/. з характеризуется ромбической симметрией элементарной ячейки с параметрами q =5,56" 0,004, Ь =5,574" 0,004, о о

=15,482» 0,02 А. Теоретическая плот 3 ность от=8,380 г/см . Число формульных единиц в элементарной ячейке

z=4. Соединение плавится конгруэнтно о при 920 С, состав характеризуется так же следующими диэлектрическими параметрами (при комнатной температуре):

:диэлектрической проницаемостью с

=50,0, тангенсом угла диэлектрических потерь tp 3 =0,023, удельной проводимостью б =9,62 10 Ом м, температурой сегнетоэлектрического фазоо вого перехода Т =350 С. Многослойная структура BiglgVqg, $п« О г/д состоит из слоев (Bi>0 )" (Bi<(6Vgy<$п у О г/) 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

Вхр / Чф(Sg (/t;0 ãj в Ниде слоев (Bi Oz) " (Big Ч Sn

В НО (В Мо06), в котором позиции

W (Mo ) заголнены ионами V u Sn

61 5Ф 1+ в отношении 5:1 — подрешетка вольфрама В в Bi ВО разбивается на две

"подподретешки", — В1 В« - ванадия и олова. При этом вследствие тре. бования сохранения электронейтральности формульной единицы в подрешетке кислорода образуется вакансионная дефектность: из разрешенных 06 позиций заполнены О г/ . Другим принципиально новым структурным мотивом яв,ляется наличие подрешетки А в соединении с числом п=1. Таким образом, з 1155630

ОтносительИнтерфеМежплоскостные расстояния

Й/й экспериментальные, А ные интенсивности, 7

15 ные индексы

0,02

7,7420

3,8146

3,3994

3,1401

2,7860

1!2

100

113

020

2,6167

202

203

2,4377

2,2608

1, 9697

024

220

40 .тельный продукт — соединение . В1 1(Чц6Яп (60,/з получают а виде порощка коричневого -цвета.

В табл.2 приводятся характерие222

223

1,8960

1,8227

22

1,6670

1,5916

1,5793

1,5642

1,4742

1,2702

225

45

314

119

226

316

045

1,2303

242

243

1,2266 отличная от В 2ВО . кристаллохимическая формула предлагаемого соединения должна быть записана.в виде

//

ВддА (Вд(В (О ц.

В табл. 1 приводится набор.межплоскостных, расстояний, относительных интенсивностей дифракционных линий и интерференционных индексов, характеризующих кристаллическую струк1 туру соединения Biz+ ((ь Я !(ь0 7(° 1О

Таблица 1

О близости структур соединений

В (ьЧНьЯп,(О з(и В :(О свидетельствует эквивалентность наборов ди- фракционных линий в рентгенограммах этих соединений.

Образование однофазного продукта

BL y Vy< Sn<(6 Офконтролируют е помощью ь рентгенофазового анализа.. Определение параметров элементарной ячейки проводят с применением .Рентгеновского дифрактометра ДРОН вЂ” 1,5 (CuK — излучение, Nip — фильтр) . Индицирование полного набора. дифракционных линий синтезированного Bi>((Vp(Sn<(Огу

6 6 3 указывает на завершенность реакции обРазования Big((Vy Япу(ь 0> г(зи отсутствие в конечном продукте непрореагировавших оксидов или других посторонних фаз.

Получение Вд /Py<Яп (60<(/>осуществляется следующим образом. Исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас.X ч.д.а Bi Оз — 83,342, х.ч. V>0 — 12,512:, ос.ч. SnO —

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/см" шихты. В последнем случае время вы— держки при температуре синтеза сокрапуется на 1 ч. Синтез проводится в атмосфере воздуха при 600-900 С в reФ чение 1,0-6 ч. Синтезированную массу вместе с печью охлаждают до комнатной температуры. Брикетированную ших ту измельчают и размалывают. Оконча. тики кристаллической структуры

Вi t(6V<(<Яп (6 0 г/, полученного при различных температурах .синтеза и ми нимальных временах выдержки.

Параметры элементарных ячеек всех образцов совпадают в пределах экспериментальной погрешности определения. При выходе sa пределы указанных технологических параметров время-температура невозможно получить соединение В1 1(Ч / Яп1/ О г/ . При более низких температурах и более коротких временах выдержки в. продукте реакции содержатся непрореагировавшие оксиды и промежуточные про1155630 чение времени выдержки сверх указанных в табл.2 не приводит к изменени1 ям фазового состава продукта реакции.

5 r а блица 2

Пар аме тры

Время выдержки, ч

Температура синтеза, С

Не менее 6

15,480

15,480

5,559

5,560

600.

700

Не менее 6

15,483

5,563

Не менее 4

750

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.

ИзобретенМе"позволяет получить новый слоистый станнат-ванадаг висмута, выход готовой продукции достигает щ

99,7Х от теоретического. Соединение

Bluff(Snf(f,0g2(может быть использовано в качестве сырья для изготовлеСоставитель В.Иванов

Редактор 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-35, ..аушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 дукты реакций. Верхний предел температуры твердофазного сингеза обус1 ловлен температурой конгруэнтного плавления соединения (920 С). Увелио

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), pBK и в виде монокристаллов — конгруэнтный характер плавления соединения позволяет использовать методы вытягивания из расплава.