Исследование структурных свойств пиростанната висмута методом Раман и Ик спектроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Методом твердофазной реакции синтезированы хромзамещенные пиростаннаты висмута со структурой пирохлора. Рентгеноструктурный анализ, выполненный при комнатной температуре, показал, что образцы Bi2(Sn1-хCrх)2O7, х = 0; 0,05, 0,1 однофазные и принадлежит к моноклинной структуре Pc. Полиморфные превращения синтезированных образцов изучались методами Раман и ИК спектроскопии. ИК-спектры получены в температурном диапазоне 110–525 К, интервале частот 350–1100 см–1. Спектры Рамановского рассеяния измерялись при комнатной температуре на частотах 100–3000 см–1. Гетеровалентное замещение Sn4+ на Cr3+ видоизменяет спектры чистого Bi2Sn2O7. Кристаллическая структура Bi2Sn2O7 состоит из двух кислородных подрешеток: SnO6 и Bi2O′. Ионы хрома замещают ионы олова в кислородных октаэдрах SnO6, искажая локальную структуру в окрестности ионов висмута. Вблизи фазовых переходов происходит смягчение фононных мод. Для Bi2(Sn1-хCrх)2O7, 0,05, 0,1 наблюдается смещение фазовых границ полиморфных переходов. Из ИК и Раман спектров определены частоты мод валентных колебаний. В Рамановских спектрах замещение ионов олова хромом привело к появлению двух новых мод на частотах 581 и 822 см–1. Отсутствие центра инверсии в кристаллической структуре Bi2(Sn1-хCrх)2O7 подтверждается Раман спектроскопией. ИК спектры хромзамещенных образцов состоят из сложных линий, которые разлагаются на 2 и 3 линии Лоренцовой формы. Смягчение и уширение спектров поглощения связывается с электронным вкладом. Примесные состояния электронов образуют поляроны.

Об авторах

Любовь Викторовна Удод

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: luba@iph.krasn.ru

кандидат физико-математических наук, доцент; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31; 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38

Оксана Борисовна Романова

Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: rob@iph.krasn.ru

кандидат физико-математических наук, научный сотрудник; Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38

Сергей Степанович Аплеснин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: aplesnin@sibsau.ru

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева; Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН

Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31; 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38

Василий Васильевич Кретинин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: kretinin.vasya@yandex.ru

студент; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Россия, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Список литературы

  1. Диэлектрические и электрические свойства полиморфного пиростаната висмута Bi2Sn2O7 / Л. В. Удод, Аплеснин С. С., Ситников М. Н. и др. // Физика твердого тела. 2014. Т. 56 (7). С. 1267–1271.
  2. Phase transitions in bismuth pyrostannate upon substitution of tin by iron ions / L. V. Udod, S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et. аl. // J. Alloys and Compounds. 2019. Vol. 804. P. 281–287.
  3. An Exhaustive Symmetry Approach to Structure Determination: Phase Transitions in Bi2Sn2O7 / J. W. Lewis, J. L. Payne, I. R. Evans at. аl. // J. Am. Chem. Soc. 2016.Vol. 138, P. 8031−8042.
  4. Electrical and Dielectrical Propeties of Gas-Sensor Resistive Type Bi2Sn2O7 / L.V. Udod, M. N. Sitnikov, S. S. Aplesnin et. аl. // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 215. P. 503–506.
  5. Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N. Electronic transition, ferroelectric and thermoelectric properties of bismuth pyrostannateBi2(Sn0.85Cr0.15)2O7 // Ceramics International. 2018. Vol. 44. P. 1614–1620.
  6. Dipole glass in chromium-substituted bismuth pyrostannate / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov et. аl. // Mater. Res. Express. 2018. Vol. 5. P. 115202.
  7. Магнитные, диэлектрические и транспортные свойства пиростанната висмута Bi2(Sn0.9Mn0.1)2O7 / С. С. Аплеснин, Л. В. Удод, М. Н. Ситников и др. // Физика твердого тела. 2017. Т. 59 (11). С. 2246–2251.
  8. Influence of cation substitution on dielectric and electric properties of bismuth stannates Bi2Sn1.9Me0.1O7 (Me=Cr, Mn) / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, Y. Y. Loginov et. аl. // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 467. P. 012014.
  9. Udod L. V., Aplesnin S. S., Sitnikov M. N. Magnetic Properties of Bismuth Pyrostannate Doped with 3D Ions // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11 (4). Р. 809–814.
  10. Effect of Mn Doping on Magnetic and Dielectric Properties of Bi2Sn2O7 / Udod L. V., S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et. аl. // Sol. St. Phenomena. 2015. Vol. 233–234. P. 105.
  11. Корреляция магнитных и транспортных свойств с полиморфными переходами в пиростаннате висмута Bi2(Sn1−xCrx)2O7 / С. С. Аплеснин, Л. В. Удод, М. Н. Ситников и др. // Физика твердого тела. 2015. Т. 57 (8). С. 1590–1595.
  12. Bi2(Sn0.95Cr0.05)2O7: Structure, IR spectra, and dielectric properties / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov et. аl. // Ceramics International. 2016. Vol. 42. Р. 5177–1583.
  13. Dielectric and transport properties, electric polarization at the sequential structural phase transitions in iron-substituted bismuth pyrostannate / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov et. аl. // Ceramics International. 2020 [Электронный ресурс]. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.287 (дата обращения: 25.10.2020).
  14. Magnetodielectric Effect and Spin State of Iron Ions in Substituted Bismuth Pyrostannate / L. Udod, S. Aplesnin, M. Sitnikov et. аl. // European Physical Journal Plus. 2020. doi: 10.1140/epjp/s13360-020-00781-2.
  15. Evans I. R., Howard J. A. K., Evans J. S. O. α-Bi2Sn2O7 – a 176 atom crystal structure from powder diffraction data // J. Mater. Chem. 2003. Vol. 13.Р. 2098–2103.
  16. Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // ActaCryst. A, 1976. Vol. 32 (5). Р. 751–767.
  17. Chen M., Tanner D. B., Nino J. C. Infrared study of the phonon modes in bismuth pyrochlores // Phys. Rev. B 2005. Vol. 72. Р. 054303-8.
  18. Cooperation effects towards partial oxidation of isobutene in multiphasic catalysts based on bismuth pyrostannate / L. Moens, P. Ruiz, B. Delmon et. аl. // Appl. Catal. A: Gen. 1998. Vol. 171. Р. 131.
  19. Temperature-dependent Raman spectra of Bi2Sn2O7 ceramics / Silva R. X., C. W. A. Paschoal, R. M. Almeida, Carvalho M., Jr. Castro // Vibrational Spectroscopy. 2013. Vol. 64. Р. 172–177.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Удод Л.В., Романова О.Б., Аплеснин С.С., Кретинин В.В., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах