Взаємодія цинку з рідкісноземельними металами (La, Ce, Sm, Gd, Tb) та кобальтом: фазові рівноваги, кристалічна структура сполук та деякі фізичні властивості - Автореферат

Виходячи з унікальних властивостей окремих компонентів і утворених ними бінарних сполук можна припустити, що тернарні сполуки, які утворюються в системах РЗМ-Co-Zn, повинні мати широкий спектр цінних фізико-хімічних властивостей. Однак, до теперішнього часу діаграми стану таких систем залишаються невивченими і природа хімічної взаємодії елементів у сполуках незясованою. Предмет дослідження: ізотермічні перерізи діаграм стану систем {La, Ce, Sm, Gd, Tb}-Co-Zn при 470К; кристалічна структура тернарних сполук, що утворюються в цих системах; магнітні та електрохімічні властивості сполук. Проведено електрохімічне гідрування сплаву з області існування сполуки LACO4,4Zn0,6 та сплавів з областей гомогенності твердих розчинів LANI5-XZNX і SMNI5-XZNX. Розглянуто і проаналізовано характер взаємодії компонентів у таких системах, способи утворення сполук і їх кристалічну структуру та висловлено припущення про можливий характер взаємодії компонентів у досліджуваних потрійних системах.1.Використовуючи методи рентгенофазового, локального рентгеноспектрального і рентгеноструктурного аналізів, також диференційної скануючої калориметрії вперше досліджено взаємодію компонентів у потрійних системах {La, Ce, Sm, Gd, Tb}-Co-Zn та побудовано ізотермічні перерізи діаграм стану систем при 470 K в повному концентраційному інтервалі. Для семи тернарних сполук і твердих розчинів на основі ряду бінарних сполук встановлено області гомогенності. 3.Виявлено види спорідненості сполук LACOZN2 і CECOZN2, які належать до структурного типу ERCUCD2, з раніше дослідженими сполуками, похідними від гексагональної найщільніше упакованої структури Mg. 4.На основі аналізу ізотермічних перерізів діаграм стану систем РЗМ-Со-Zn при 470 K виявлено, що характер взаємодії компонентів у системах дещо спрощується при заміні рідкісноземельного елемента з La на Tb. При заміні ж перехідного металу у ряду Fe®Co®Ni спостерігається ускладнення характеру фазових рівноваг, зростання протяжності твердих розчинів на основі бінарних фаз, збільшення кількості тернарних сполук.

1.Використовуючи методи рентгенофазового, локального рентгеноспектрального і рентгеноструктурного аналізів, також диференційної скануючої калориметрії вперше досліджено взаємодію компонентів у потрійних системах {La, Ce, Sm, Gd, Tb}-Co-Zn та побудовано ізотермічні перерізи діаграм стану систем при 470 K в повному концентраційному інтервалі.

2.У цих та споріднених системах з використанням методів порошку та монокристалу підтверджено існування 2 відомих та виявлено 28 нових тернарних сполук. Для всіх знайдених сполук визначено кристалічну структуру. Їх структури належать до девяти структурних типів: ERCUCD2, Ce2Al2Co15, Ce2Ni5Zn2, YRH2Si, PRCO2Ga, CECR2Al20, AUBE5, CACU5 та AUCU3. Структурний тип ERCUCD2 (пр. група Смсм, a = 0,8082(2) нм, b = 1,0787(3) нм, c = 0,4315(1) нм) є новим. Для семи тернарних сполук і твердих розчинів на основі ряду бінарних сполук встановлено області гомогенності.

3.Виявлено види спорідненості сполук LACOZN2 і CECOZN2, які належать до структурного типу ERCUCD2, з раніше дослідженими сполуками, похідними від гексагональної найщільніше упакованої структури Mg. Встановлено, що сполука LACO2,17Zn0,83 є представником гомологічної серії, яка базується на фрагментах простіших структурних типів CACU5 (або його надструктурі СЕСО3B2) та CSCL. Для усіх можливих структур, які базуються на цих типах, виведено загальну формулу R(m n)M(3m n)X2m, де m - кількість фрагментів CECO3B2 у елементарній комірці, n - кількість фрагментів CSCL у елементарній комірці.

4.На основі аналізу ізотермічних перерізів діаграм стану систем РЗМ-Со-Zn при 470 K виявлено, що характер взаємодії компонентів у системах дещо спрощується при заміні рідкісноземельного елемента з La на Tb. При заміні ж перехідного металу у ряду Fe®Co®Ni спостерігається ускладнення характеру фазових рівноваг, зростання протяжності твердих розчинів на основі бінарних фаз, збільшення кількості тернарних сполук.

5.На основі кристалохімічного аналізу сполук систем РЗМ-Co-Zn встановлено, що атоми Zn в таких сполуках можуть поводити себе подібно як до перехідних металів, таких як Fe, Co, Ni, Cu, так і до р-елементів ІІІ і IV груп, таких як Al, Ga, In, Si, Ge. Про подібність до d-металів свідчить утворення твердих розчинів заміщення на основі бінарних сполук, тернарних сполук з областями гомогенності, де атоми Zn займають положення у статистиці з атомами Co. Подібність до р-елементів ілюструє утворення тернарних сполук з такими структурами як YRH2Si, PRCO2Ga та CECR2Al20.

6.На основі результатів дослідження залежності намагніченості від напруженості магнітного поля та температури виявлено, що тернарні сполуки SMCO4,4Zn0,6 і SMCO3,2-3,5Zn1,8-1,5 є феромагнетиками. Для сполуки SMCO4,4Zn0,6 досліджено напрямок осі легкого намагнічення, який співпадає з кристалографічним напрямком 00l.

7.У результаті дослідження процесів електрохімічного гідрування сплавів з областей існування тернарної сполуки LACO4,4Zn0,6 та з областей гомогенності твердих розчинів LANI5-XZNX та SMNI5-XZNX виявлено, що вони характеризуються високою абсорбційною ємністю і можуть бути використані як матеріали для анодів в металгідридних джерелах струму. В залежності від складу, на основі таких сплавів можуть бути створені джерела струму з питомою енергією 50 - 100 Вт·год/кг.

РОБОТИ, ОПУБЛІКОВАНІ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1.Makaryk O.Ya., Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Koziol J.J., Ciesielski W., Kapusniak J. Interaction of the components in the La-Co-Zn ternary system at 470 K // Prace Naukowe, Wyszcza Szkola Pedagogiczna w Czestochowie, Chemia. - 1999. - № 3. - S. 85-90.

2.Makaryk* O.Ya., Dmytriv G.S., Kevorkov D.G., Pavlyuk V.V. Comparizon of the interaction of components in La-Co-Zn and Ce-Co-Zn ternary systems at 470 K // Journal of Alloys and Compounds. - 2001. - V. 317-318. - P. 448-449.

3.Zelinska O.Ya., Pavlyuk V.V., Zelinskyy A.V., Davydov V.M. Crystal structure of LACO2.17Zn0.83 // Journal of Alloys and Compounds. - 2002. - V. 333. - P. 81-83.

4.Зелінська О.Я., Павлюк В.В., Зелінський А.В., Бодак O.I. Фазові рівноваги в системі Tb-Co-Zn при 470 K // Вісник Львівського університету, Серія хімічна. - 2002. - Вип. 41. - P. 36-39.

5.Makaryk* O.Ya., Pavlyuk V.V., Dmytriv G.S., Koziol J.J., Ciesielski W., Kapusniak J. Interaction of the components in the La-Co-Zn ternary system at 470 K // V-th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. - Zloty Potok (Poland). -1999. - P. 53.

6.Makaryk* O.Ya., Opaynych I.M., Pavlyuk V.V. Isothermal section of the phase diagram of the Ce-Co-Zn ternary system at 470 K // 7th International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds. - Lviv (Ukraine). - 1999. - P. A12.

7.Makaryk* O.Ya., Dmytriv G.S., Pavlyuk V.V. Comparizon of the interaction of components in La-Co-Zn and Ce-Co-Zn ternary systems at 470 K // 13th International Conference on Solid Compounds of Transition Elements. - Stresa (Italy). - 2000. - P-C 23.

8.Макарик* O., Дмитрів Г., Павлюк В., Капусняк Я., Цєсельський В., Козіол Я. Калориметричні дослідження сполуки CECO5-XZNX // VI Міжнародний семінар з фізики і хімії твердого тіла. - Львів (Україна). - 2000. - С. 58.

9.Zelinska O.Ya., Pavlyuk V.V., Zelinskyy A.V., Davydov V.M. Crystal structure of LACO2.17Zn0.83 // VII-th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. - Kule (Poland). - 2001. - P. 18.

10.Zelinska O., Pavlyuk V., Zelinskiy A., Lasocha W., Michalec M. Isothermal section of the Gd-Co-Zn phase diagram at 470 K // VIII-th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. - Lviv (Ukraine). - 2002. - P. 74.

Размещено на .ru