Термическое поведение допированного никелем CaCu3Ti4O12

Н.А. Жук, В.А. Белый, Е.У. Ипатова, Т.К. Рочева, И.В. Груздев ORCID logo , М.М. Игнатова показать трудоустройства и электронную почту
Получена 01 февраля 2021; Принята 26 марта 2021;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.А. Жук, В.А. Белый, Е.У. Ипатова, Т.К. Рочева, И.В. Груздев, М.М. Игнатова. Термическое поведение допированного никелем CaCu3Ti4O12. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.164-169
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-164-169

Аннотация

На кривых ДСК синтезированных образцов обеих серий наблюдаются воспроизводимые экзотермический эффект в интервале температур 487-653 К и эндотермический при 1269 К (1285 К) для CaCu3-3хNi3хTi4O12 (CaCu3Ti4-4хNi4хO12-δ), связанный с термической диссоциацией примеси CuO.Титанат кальция — меди привлек внимание ученых в связи с проявлением гигантских значений диэлектрической проницаемости в широком частотном (102 – 106 Гц) и температурном интервалах (100 – 600 К), не являясь сегнетоэлектриком. В настоящей статье мы сообщаем о результатах исследования термического поведения титаната кальция-меди, допированного атомами никеля. Интерес к данной работе обусловлен результатами исследования термических процессов в железосодержащем титанате кальция-меди. Для железосодержащих препаратов обнаружен воспроизводимый низкотемпературный экзотермический эффект в интервале температур 506 – 573 К, природа которого окончательно не установлена. Ранее установлено, что нелинейные свойства керамики фиксируются данными импеданс-спектроскопии, они не связаны с фазовым переходом и слабее проявляются для нелегированного титаната кальция — меди. Методом твердофазного синтеза получены образцы CaCu3Ti4O12 и CaCu3Ti4-4хNi4хO12−δ, CaCu3−3хNi3хTi4O12 (х = 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.06). Согласно результатам рентгенофазового анализа, во всех образцах присутствует оксид меди (II) в следовых количествах. Для образцов состава CaCu3Ti4−4хNi4хO12−δ (x ≥ 0.04) выявлены рефлексы титаната кальция. Термическое поведение образцов обеих серий исследовали методами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрии до температуры 1323 К. На кривых ДСК синтезированных образцов обеих серий наблюдаются воспроизводимые экзотермический эффект в интервале температур 487 – 653 К и эндотермический при 1269 К (1285 К) для CaCu3Ti4−4хNi4хO12−δ и CaCu3−3хNi3хTi4O12 соответственно, связанный с термической диссоциацией примеси CuO. Термогравиметрические кривые в обоих случаях показывают потерю массы образцов не превышающей 0.35 мас.%. Показаны результаты анализа образцов методом ИК- и масс-спектрометрии.

Ссылки (32)

1. M. A. Subramanian, D. Li, N. Duan, B. A. Reisner, A. W. Sleight. J. Sol. St. Chem. 151, 323 (2000). Crossref
2. H. E. Kim, S.-D. Yang, J.-W. Lee, H. M. Park, S.-I. Yoo. J. Cryst. Growth. 408, 60 (2014). Crossref
3. A. Deschanvres, B. Raveau, F. Tollemer. Bull. Soc. Chim. Fr. 11, 4077 (1967).
4. M. Ahmadipour, M. F. Ain, Z. A. Ahmad. Nano-Micro Lett. 8, 291 (2016). Crossref
5. F. Gaâbel, M. Khlifi, N. Hamdaoui, K. Taibi, J. Dhahri. J. Alloy. Compd. 828, 154373 (2020). Crossref
6. T. Moriyama, A. Kan, H. Ogawa. Mater. Sci. Eng. B. 178, 875 (2013). Crossref
7. S. Kwon, C.-C. Huang, E. A. Patterson, D. P. Cann, E. F. Alberta, S. Kwon, W. S. Hackenberger, D. P. Cann. Mater. Lett. 62, 633 (2008). Crossref
8. C. Xu, X. Zhao, L. Ren, J. Sun, L. Yang, J. Guo, R. Liao. J. Alloys Comp. 792, 1079 (2019). Crossref
9. L. Sun, R. Zhang, Z. Wang, E. Cao, Y. Zhang, L. Ju. RSC Advances. 6, 55984 (2016). Crossref
10. T. Li, J. Chen, D. Liu, Z. Zhang, Z. Chen, Z. Li, X. Cao, B. Wang. Ceram. Intern. 40, 9061 (2014). Crossref
11. J. Wang, Z. Lu, T. Deng, C. Zhong, Z. Chen. J. Am. Ceram. Soc. 100, 4021 (2017). Crossref
12. S. Senda, S. Rhouma, E. Torkani, A. Megriche, C. Autret. J. Alloys Comp. 698, 152 (2017). Crossref
13. A. K. Rai, K. D. Mandal, D. Kumar, O. Parkash. J. Alloys Comp. 491, 507 (2010). Crossref
14. A. Onodera, K. Kawatani, M. Takesada, M. Oda, M. Ido. Jpn. J. App. Phys. 48, 09KF12 (1-3) (2009). Crossref
15. K. Kawatani, M. Takesada, M. Fukunaga, M. Oda, M. Ido, A. Onodera. Ferroelectrics. 402, 200 (2010). Crossref
16. M. V. Gorev, I. N. Flerov, A. V. Kartashev, S. Guillemet-Fritsch. Phys. Sol. St. 54, 1785 (2012). Crossref
17. X. Li, C. Chen, F. Zhang, X. Huang, Z. Yi. Appl. Phys. Lett. 116, 112901 (2020). Crossref
18. M. Zhang, K. Xu, G. Wang, C. Wang. Chin. Sci. Bull. 58, 713 (2013). Crossref
19. A. X. S. Bruker. Topas 5.0. General Profile and Structure Analysis Software for Powder Diffraction Data (2014) Karlsruhe, Germany.
20. N. A. Zhuk, S. V. Nekipelov, V. N. Sivkov, B. A. Makeev, R. I. Korolev, V. A. Belyy, M. G. Krzhizhanovskaya, M. M. Ignatova. Mater. Chem. Phys. 252, 123310 (2020). Crossref
21. N. A. Zhuk, S. M. Shugurov, V. A. Belyy, B. A. Makeev, M. V. Yermolina, D. S. Beznosikov, L. A. Koksharova. Ceram. Intern. 44, 20841 (2018). Crossref
22. N. A. Sekushin, N. A. Zhuk, L. A. Koksharova, V. A. Belyy, B. A. Makeev, D. S. Beznosikov, M. V. Yermolina. Letters on Materials. 9, 5 (2019). (in Russian) [Н. А. Секушин, Н. А. Жук, Л. А. Кокшарова, В. А. Белый, Б. А. Макеев, Д. С. Безносиков, М. В. Ермолина. Письма о материалах. 9, 5 (2019).]. Crossref
23. N. A. Zhuk, V. P. Lutoev, A. Y. Lysyuk, B. A. Makeev, V. A. Belyy, S. V. Nekipelov et al. J. Alloys Comp. 855, 157400 (2021). Crossref
24. N. A. Zhuk, M. G. Krzhizhanovskaya, V. A. Belyy, N. A. Sekushin, A. I. Chichineva. Scripta Mater. 173, 6 (2019). Crossref
25. N. A. Sekushin, L. A. Koksharova, N. A. Zhuk. Letters on Materials. 10, 72 (2020). (in Russian) [Н.А. Секушин, Л.А. Кокшарова, Н.А. Жук. Письма о материалах.10, 72 (2020).]. Crossref
26. R. A. Lidin, V. A. Molochko, L. L. Andreeva. Reactions of inorganic substances: handbook. Moscow, Drofa (2007) 637 p. (in Russian) [Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. Реакции неорганических веществ: Справочник. Москва, Дрофа (2007) 637 с.].
27. S. Jesurani, S. Kanagesan, R. Velmurugan, T. Kalaivani. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 23, 668 (2011). Crossref
28. N. Hadi, A. Farid, T.-E. Lamcharfi, A. Belaaraj, S. Kassou, F. Ahjyaje. Mediterranean J. Chem. 8, 245 (2019). Crossref
29. L. C. Kretly, A. F. L. Almeida, P. B. A. Fechine, R. S. de Oliveira, A. S. B. Sombra. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 15, 657 (2004). Crossref
30. C. Masingboon, S. Maensiri, T. Yamwong, P. L. Anderson, S. Seraphin. Appl. Phys. A. 91, 87 (2007). Crossref
31. A. F. L. Almeida, P. B. A. Fechine, M. P. F. Graça, M. A. Valente, A. S. B. Sombra. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, 163 (2008). Crossref
32. P. Thomas, K. Dwarakanath, K. B. R. Varma, T. R. N. Kutty. J. Phys. Chem. Sol. 69, 2594 (2008). Crossref

Другие статьи на эту тему