КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-73-10048
НазваниеНовые функциональные материалы на основе катион- и/или анион-дефицитных молибдатов кальция/стронция с шеелитоподобной структурой.
Руководитель Михайловская Зоя Алексеевна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов
Ключевые слова Развитие современной науки и техники невозможно без создания новых материалов, свойства которых можно предсказывать или варьировать в зависимости от той или иной задачи или технологии. Шеелитоподобные материалы, а в частности, молибдаты и вольфраматы двухзарядных металлов неплохо изучены и образуют огромный класс соединений, обладающих самыми разными функциональными характеристиками. Так, некоторые из них проявляют свойства ионных проводников, другие - микроволновых диэлектриков, люминофоров, фото- и фотоэлектрокатализаторов, третьи используются как материалов для сцинтилляторов, лазеров и т.д. Однако в наше время с одной стороны, постоянно растут общие требования к повышению экономической эффективности материалов, а с другой стороны, высокотехнологичные отрасли всё чаще используют материалы, обладающие конкретными. четко установленными значениями характеристических параметров. Таким образом, современный материал должен быть сбалансирован по соотношению его эффективности в работе и его
Код ГРНТИ31.17.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Современная техника, технология и энергетика требуют разработки новых материалов, отвечающих их актуальным запросам. Настоящий проект направлен на создание новых нестехиометричных дефицитных по катиону или аниону шеелитоподобных материалов на основе Me2+MoO4, путем установления взаимосвязи химического состава, условий синтеза, термодинамических условий окружающей среды, структуры, дефектности и функциональных свойств соединений.
Для соединений типа ABO4 введение катионной вакансии связно с гетеровалентным замещением и может быть описано 1) введением в структуру катионных вакансий при одинарном замещении (тип A1-x-yMe’x□yBO4), 2) введением в структуру катионных вакансий при двойном (и более) замещении (типы A1-x-y-zMe’x□yMe’’zBO4 и A1-x-yMe’x□yB1-zMe’’zO4). Составы A1-x-y-zMe’x□yMe’’zBO4 предполагают наличие 3 типов атомов в подрешетке A, поэтому корректно моделировать их свойства и определять значения дефектности затруднительно и является отдельной большой задачей. Поэтому объектами данного исследование являются сложные оксиды, отвечающие формулам A1-x-yMe’x□yBO4 и A1-x-yMe’x□yB1-zMe’’zO4, а конкретно, замещенные CaMoO4, SrMoO4 (Me’=Bi, La, Ln). Актуальность представленной проблемы определяется тем, что не во всех указанных случаях решены вопросы установления точного состава, структуры и дефектности твердых растворов, не установлены функциональные, определяемые дефектностью структуры, характеристики составов. В рамках настоящей работы также будут выбраны и обоснованы способы получения, определены кристаллическая и дефектная структура и аттестованы функциональные характеристики абсолютно новых составов твердых растворов серий A1-x-yMe’x□yB1-zMe’’zO4 на основе CaMoO4, SrMoO4 (Me’=Bi, La, Ln), в которых будет реализован механизм введения кодопантов со степенью окисления +5 (Me’’=V/ Nb), +4 (Me’’=Si/Ge),+3(Me’’=Fe) в подрешетку В.
Что касается аниондефицитных шеелитоподобных соединений, то процессы их получения и свойства практически не изучены, т.к. сама структура не предполагает значительного дефицита кислорода. Однако, как было показано в литературе, при значительном сжатии элементарной ячейки в следствии допирования, возможны перестройки структуры и стабилизации структуры составов с заметным недостатком кислорода. Необходимое сжатие как раз может обеспечить введение меньшего иона в сочетании с катионной вакансией, поэтому следующим объектом исследований были выбраны составы A1-x-yMe’x□yB1-zMe’’zO4-d, где В качестве второго допанта будут использованы Me=Ge,V, Nb.
Все полученные объекты будут обладать существенной нестехиометрией и дефектностью структуры, которые, как известно, определяют такие функционально значимые свойства как электропроводность/диэлектрическая проницаемость, ширина запрещенной зоны, образование каталитических центров и т.п., а, следовательно, и области применения материалов. Для решения указанных задач будет использован комплекс современных методов получения и анализа свойств материалов. Синтез сложных оксидов будет проведен по стандартной керамической технологии и с использованием различных растворных вариантов. Для характеристики состава, структуры и функциональных свойств будет использован большой набор методов исследования, доступных коллективу исполнителей в Институте Геологии и Геохимии УрО РАН и Уральском федеральном университете: рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ, дилатометрия, термический анализ, денситометрия, колебательная спектроскопия, химический анализ, импедансная спектроскопия и спектроскопия диэлектриков с варьированием термодинамических параметров, изучение каталитических характеристик в фотохимическом реакторе, электронная микроскопия, спектроскопия отражения. Т.к. большая часть исследованных образцов будет получена впервые, информация об их структуре, свойствах и возможных областях применения будет носить приоритетный характер либо иметь существенные признаки новизны.
Итогом реализации проекта станет основанное на анализе установленной фундаментальной закономерности (состав - параметры синтеза - термодинамические условия окружающей среды – структура – свойства) выявление и апробация наиболее перспективных составов микроволновых диэлектриков, применимых для нужд для радиосвяз, ионных проводников и терморезисторов, а также каталитически активных фаз из семейств катион- и анион-дефицитных шеелитоподобных материалов на основе замещенных молибдатов кальция и стронция. Результаты проекта будут отражены в статьях в журналах БД WOS и Scopus и представлены в выступлениях на конференциях международного уровня.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ