Термодинамические свойства титаната иттербия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Впервые измерена изобарная теплоемкость синтезированного и охарактеризованного методами РФА, РЭМ и ЭДА однофазного образца титаната иттербия структурного типа пирохлора в области температур 2–1869 K. Подтверждено существование магнитного превращения при <20 K и отсутствие структурных превращений во всей области существования Yb2Ti2O7. Рассчитаны термодинамические функции – энтропия и приращение энтальпии, а также свободная энергия Гиббса образования Yb2Ti2O7 из элементов и простых оксидов при 298.15 K. Проведена оценка вклада в теплоемкость аномалии Шоттки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Гуськов

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Email: guskov@igic.ras.ru
Россия, 119991 Москва

П. Г. Гагарин

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Email: guskov@igic.ras.ru
Россия, 119991 Москва

В. Н. Гуськов

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: guskov@igic.ras.ru
Россия, 119991 Москва

К. С. Гавричев

Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН

Email: guskov@igic.ras.ru
Россия, 119991 Москва

Список литературы

  1. Greedan J.E. // J. Alloys Compd. 2006. V. 408–412. P. 444. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.12.084
  2. Ross K.A., Savary L., Gaulin B.D. et al. // Phys. Rev. X. 2011. V. 1. 021002 http://doi.org/10.1103/PhysRevX.1.021002
  3. Tokiwa Y., Yamashita T., Udagawa M. et al. // Nat. Commun. 2016. V. 7. 10807. https://doi.org/10.1038/ncomms10807
  4. Ramirez A., Hayashi A., Cava R. et al. // Nature. 1999. V. 399. P. 333. https://doi.org/10.1038/20619
  5. Bramwell S.T., Harris M.J., den Hertog B.C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. 047205. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.047205
  6. Scheie A., Kindervater J., Säubert S. et al. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. 127201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.127201
  7. Yaouanc A., de Réotier P.D., Marin C. et al. // Phys. Rev. B. V. 84. 172408. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.172408
  8. Blöte H.W.J., Wielinga R.F., Huiskamp W.J. // Physica. 1969. V. 43. P. 549. https://doi.org/10.1016/0031-8914(69)90187-6
  9. D’Ortenzio R.M., Dabkowska H.A., Dunsiger S.R. et al. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. 134428. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.134428
  10. Hamachi N., Yasui Y., Araki K. et al. // AIP Advances. 2016. V. 6. 055707. https://doi.org/10.1063/1.4944337
  11. Bonville P., Hodges J.A., Bertin E. et al. // ICAME. 2003. Springer. Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2852-6_17
  12. Aughterson R.D., Lumpkin G.R., Bedfort A. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. P. 11149. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.311
  13. Guo H., Zhang K., Li Y. // Ceram. Int. 2024. V. 50. P. 21859. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.03.298
  14. Teng Z., Tan Y., Zeng S. et al. // J. Europ. Ceram. Soc. 2021. V. 41. P. 3614. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.01.01
  15. Chung C.-K., O’Quinn, Neuefeind J.C. et al. // Acta Mater. 2019. V. 181. P. 309. https://doi.org/ j.actamat.2019.09.022
  16. Lian J., Chen J., Wang L.M. et al. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. 134107. https://doi.org/PhysRevB.68.134107
  17. Helean K.B., Ushakov S.V., Brown C.E. et al. // J. Sol. State Chem, 2004. V. 177. P. 1858. https://doi.org/ j.jssc.2004.01.009
  18. Резницкий Л.А. // Неорган. материалы. 1993. Т. 29. С. 1310 [Reznitsky L.A. // Inorg. mater. 1993. V. 29. P. 1310. On Russian].
  19. Гуськов В.Н., Гавричев К.С., Гагарин П.Г., Гуськов А.В. // ЖНХ. 2019. Т. 64. С. 1072. https://doi.org/10.1134/S0044457X19100040 [Guskov V.N., Gavrichev K.S., Gagarin P.G., Guskov A.V. // Russ. J. Inorgan. Chem. 2019. V. 64. P. 1265. https://doi.org/10.1134/S0036023619100048].
  20. Guskov A.V., Gagarin P.G., Guskov V.N. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 28004. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.125
  21. Rosen P.F., Woodfield B.F. // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 141. P. 105974. https://doi.org/10.1016/j.jct.2019.105974
  22. Sabbah R., Xu-wu A., Chickos J.S. et al. // Thermochim. Acta. 1999. V. 331. P. 93. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(99)00009-X
  23. Prohaska T., Irrgeher J., Benefield J. et al. // Pure Appl. Chem. 2022. V. 94(5). P. 573. https://doi.org/10.1515/pac-2019-0603
  24. Farmer J.M., Boatner L.A., Chakouakos B.C. et al. // J. Alloys Compd. 2014. V. 605. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.153
  25. Li Q.J., Xu L.M., Fan C. et al. // J. Crystal Growth. V. 377. P. 96. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2013.04.048
  26. Voskov A.L., Kutsenok I.B., Voronin G.F. // Calphad. 2018. V. 61. P. 50–61. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2018.02.001
  27. Voronin G.F., Kutsenok I.B. // J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 58. P. 2083–2094. https://doi.org/10.1021/je400316m
  28. Tari A. The specific heat of matter at low temperatures // Imperial College Press. 2003. 211 p. https://doi.org/10.1142/9781860949395_0006
  29. Li S.J., Che H.L., Wu J.C. et al. // AIP Advances. 2018. V. 8. 055705. https://doi.org/10.1063/1.5005988
  30. Westrum E.F., Jr. // J. Therm. Anal. 1985. V. 30. P. 1209. https://doi.org/10.1007/BF01914288
  31. Bissengalieva M.R., Knyazev A.V., Bespyatov M.A. et al. // J. Chem. Thermodyn. 2022. V. 165. P. 106646. https://doi.org/10.1016/j.jct.2021.103346
  32. Gruber J., Westrum E.F. // J. Chem. Phys. 1982. V. 76. P. 4600–4605. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-3406-4_55
  33. Saha S., Singh S., Dkhil B. et al. // Physical Review B. 2008. V. 78. P. 214102–1–214102–10. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.214102
  34. Konings R.J.M., Beneš O., Kovács A. et al. // J. Phys. Chem. Refer. Data. 2014. V. 4. P. 013101. https://doi.org/10.1063/1.4825256
  35. Chase M.W., Jr. // J. Phys. Chem. Refer. Data Monograph No. 9 NIST-JANAF. Washington DC, 1998.
  36. Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. Москва, 1965–1982. https://www.chem.msu.su/cgibin/tkv.pl?show=welcome.html&_ga=2.137226480.1380683462.1715071323-1284717817.1617178349 [Glushko V.P. Thermal constants of substances. Reference book. Moscow 1965–1982. https://www.chem.msu.su/cgibin/tkv.pl?show=welcome.html&_ga=2.137226480.1380683462.1715071323-1284717817.1617178349].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ДСК/ТГ прекурсора титаната иттербия.

Скачать (144KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Морфология поверхности титаната иттербия.

Скачать (684KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Дифрактограмма образца титаната иттербия, структурный тип Fm3m, а =10.032(2) Å, CuKα-излучение, λ = 1.5418 Å.

Скачать (104KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Экспериментальная теплоемкость Yb2Ti2O7 (пирохлор), Р = 101.3 кПа. На врезках – области стыковки результатов измерений релаксационной и адиабатической (2–45 K), адиабатической и дифференциальной сканирующей (310–350 K) калориметрией.

Скачать (224KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение избыточной теплоемкости: 1 – разность теплоемкостей Yb2Ti2O7 и Lu2Ti2O7 [31]; 2 – расчет по уравнению 2 (теплоемкость оксида гадолиния скорректирована, чтобы учесть магнитный вклад и вклад аномалии Шоттки); 3 – расчет аномалии Шоттки из спектральных данных по штарковским уровням (0, 388, 595, 1021 см–1) [32].

Скачать (121KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Молярная теплоемкость Yb2Ti2O7: 1 – измеренная методом ДСК и 2 – рассчитанная по Нейману–Коппу из теплоемкостей простых оксидов.

Скачать (117KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025