До питання розрахунку границь заміщень у твердих розчинах монацитів рідкісноземельних елементів складу La<sub>1–x</sub>Ln<sub>x</sub>PO<sub>4</sub>, де Ln = Pr – Dy.
DOI:
https://doi.org/10.31558/2617-0876.2017.2.5Ключові слова:
структура монациту, тверді розчини, фосфати, рідкісноземельні елементиАнотація
Раніше авторами було запропоновано (Get’man, E. I.; Radio, S. V. Inorg. Mater. 2017, DOI: 10.1134/S0020168517070044) спосіб оперативного визначення рівноважних границь розчинності за заданих температур або температури розпаду для заданих складів із діаграм термодинамічної стабільності (залежності температур розпаду La1–xLnxPO4 від номеру рідкісноземельного елементу (РЗЕ)). Проте для проміжних складів (за значень х, що відрізняються від 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5) було дано тільки їх приблизну оцінку, оскільки вона проводилась шляхом інтерполяції в областях нелінійної залежності температури розпаду твердого розчину від складу. В даній роботі ми пропонуємо визначати границі розчинності РЗЕ в La1–xLnxPO4 тільки за температурою розпаду або температури розпаду тільки за границею розчинності без використання будь-яких інших додаткових даних із графічних взаємозалежностей, що описуються рівнянням Р. Беккера. У роботі проведено аналіз значень параметрів взаємодії (Q, кДж/моль) для систем La1–xEuxPO4 та La1–xGdxPO4, що отримані різними авторами за період 2007–2017 рр різними методами (Ab initio, Li et al., 2014; Strain energy, Mogilewsky, 2007; Drop calorimetry, Popa et al., 2007; Ab initio/strain energy, Kowalski and Li, 2016; Drop solution, Neumeier et al., 2017).
На підставі використання кристалохімічного методу визначення енергії змішування твердих розчинів В. С. Урусова і рівняння для регулярних розчинів Р. Беккера представлено графіки для зручного визначення меж заміщень у твердих розчинах зі структурою монациту La1–xLnxPO4, де Ln – рідкісноземельні елементи ряду Pr – Dy. Запропоновані графічні залежності дозволяють визначати межі зміщений за заданими температурами розпаду твердих розчинів або визначати температури розпаду (стабільності) твердих розчинів за заданими межами заміщень без використання будь-яких інших параметрів. Графічні залежності можуть бути корисні як фахівцям, що працюють в області іммобілізації радіоактивних відходів для визначення максимальної кількості поглинача радіоактивної речовини, який входить до структури, так і в області створення нових люмінесцентних, лазерних та інших матеріалів, що містять невелику кількість активатора.
Посилання
Grechanovsky A. E., Eremin N. N., Urusov V. S. Radiation resistance of LaPO4 (monazite structure) and YbPO4 (zircon structure) from data of computer simulation. Physics of the Solid State. 2013. Vol. 55, N 9. P. 1929–1935. DOI: 10.1134/S1063783413090138
Boatner L. A. Synthesis, Structure, and Properties of Monazite, Pretulite, and Xenotime. Rev. Mineral. Geochem. 2002. Vol. 48, N 1. P. 87–121. DOI: 10.2138/rmg.2002.48.4
Monazite as a suitable actinide waste form / Schlenz H., Heuser J., Neumann A., et al. Z. Kristallogr. 2013. Vol. 228, N 3. P. 113–123. DOI: 10.1524/zkri.2013.1597
Ion-beam-induced amorphization of LaPO4 and ScPO4 / Meldrum A., Boatner L. A., Wang L. M., et al. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1997. Vol. 127–128. P. 160–165. DOI: 10.1016/S0168-583X(96)00873-7
Meldrum A., Boatner L. A., Ewing R. C. A comparison of radiation effects in crystalline ABO4-type phosphates and silicates. Miner. Mag. 2000. Vol. 64, N 2. P. 185–194. DOI: 10.1180/002646100549283
Recent progress in actinide phosphates chemistry / Popa K., Wallez G., Bregiroux D., et al. Plutonium Futures – The Science 2016. A Topical conference on plutonium and actinides, supporting safeand secure plutonium research as part of the global energy mix, 18–22 August 2016, Baden-Baden, Germany. 2016. P. 271–275.
Get’Man E. I., Radio S. V. Mixing Energies (Interaction Parameters) and Decomposition Temperatures in Solid Solutions of Monazites of Rare Earth Elements with Structure La1–xLnxPO4. Inorg. Mater. 2017. Vol. 53, N 7. P. 718–721. DOI: 10.1134/S0020168517070044
Becker R. Über den Aufbau binarer Legierungen (On the constitution of binary alloys). Z. Metallkunde. 1937. Vol. 29. P. 245–249. (in German)
Thermochemistry of La1–xLnxPO4-monazites (Ln = Gd, Eu) / Neumeier S., Kegler P., Arinicheva Yu., et al. J. Chem. Thermodynamics. 2017. Vol. 105. P. 396– 403. DOI: 10.1016/j.jct.2016.11.003
Urusov V. S. Energetic theory of miscibility gaps in mineral solid solutions. Fortschr. Mineral. 1975. Vol. 52. P. 141–150.
Урусов В. С. Теория изоморфной смесимости. М: Наука, 1977. 251 с.
Урусов В. С., Еремин Н. Н. Кристаллохимия. Краткий курс. Часть 2. Учебное пособие. М.: Изд-во Московского университета, 2005. 125 с.
Ni Y., Hughes J. M.; Mariano A.N. Crystal chemistry of the monazite and xenotime structures. Amer. Mineralogist. 1995. Vol. 80, N 1–2. P. 21–26. DOI: 10.2138/am-1995-1-203
Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst. Sect. A. 1976. V. A32. P. 751– 767. DOI: 10.1107/S0567739476001551
Hoppe R. Madelung Constants as a new Guide to the Structural Chemistry of Solids. Adv. Fluor. Chem. 1970. Vol. 6. P. 387–438.
Бацанов C. C. Концепция электроотрицательности; итоги и перспективы. Успехи химии. 1968. Т. 37, № 5. С. 778–815.
Xue D., Zuo S., Ratajczak H. Electronegativity and structural characteristics of lanthanides. Physica B. 2004. Vol. 352, N 1–4. P. 99–104. DOI: 10.1016/j.physb.2004.06.060
Бацанов С. С. Структурная химия. Факты и зависимости. М: Диалог-МГУ, 2000. 292 с.
Infrared-to-visible energy upconversion luminescence in orthophosphate NdPO4 irradiated with cw 800 nm light / Nicácio D. L., Gouveia E. A., de Araujo M. T., et al. Annals of Optics (XXVI Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada). 2003. Vol. 5. P. 438–440.
Raman characterization and photoluminescence properties of La1–xTbxPO4·nH2O and La1–xTbxPO4 phosphor nanorods prepared by microwave-assisted hydrothermal synthesis / Colomer M.T., Bartolomé J., Ortiz A.L., et al. Ceram. Int. 2017. Vol. 43, N 14. P. 10840–10847. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.05.110
Solvothermal synthesis and luminescent properties of monodisperse LaPO4:Ln (Ln = Eu3+, Ce3+, Tb3+) particles / Yang P., Quan Z., Li C., et al. J. Solid State Chem. 2009. Vol. 182, N 5. P. 1045–1054. DOI: 10.1016/j.jssc.2009.01.024
