Название |
Исследование процесса получения титаната европия EuTiO3 способом твердофазного спекания Eu2O3 и TiO2 в присутствии углерода |
Информация об авторе |
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
В. В. Черепов, аспирант каф. цветных металлов и золота, эл. почта: tcherepovv@gmail.com А. Н. Кропачев, доцент каф. цветных металлов и золота, эл. почта: kan@misis.ru О. Н. Будин, аспирант каф. цветных металлов и золота, эл. почта: o.n.budin@gmail.com |
Реферат |
Описаны уникальные свойства материалов, относящихся к классу мультиферроиков. Отмечен факт принадлежности некоторых соединений со структурой перовскита (ABO3) к классу мультиферроиков; дана краткая характеристика структуры перовскита. Приведены сведения о потенциальном применении мультиферроиков в различных отраслях промышленности. Раскрыта актуальность разработки рациональных (экономически и экологически эффективных) способов получения мультиферроиков и изучения их свойств. Приведены результаты исследований по получению титаната европия со структурой перовскита EuTiO3 способом твердофазного спекания оксида европия Eu2O3 и диоксида титана TiO2 (рутил) в присутствии углерода. Освещены результаты научных исследований в данной предметной области, полученные авторами из разных стран, и проведен их сравнительный анализ с результатами настоящей работы. Сравнительный анализ проведен с учетом следующих факторов: условия изготовления опытных образцов (наличие или отсутствие механоактивации, тип и усилие прессования); условия проведения спекания (температура процесса, длительность изотермической выдержки, использование инертной или восстановительной атмосферы, состав атмосферы, остаточное давление в рабочей зоне печи); используемые материалы и оборудование; фазовый состав продуктов спекания. С применением комплекса современных аналитических методов (автоматизированный минералогический анализ (MLA 650F) и рентгенофазовый анализ (ДРОН-4)) определения минеральных (химических) фаз установлена возможность получения EuTiO3 методом твердофазного спекания Eu2O3 и TiO2 без применения газообразного восстановителя (H2). Также выявлен оптимальный состав смеси исходных компонентов и подобраны условия подготовки образцов, позволяющие проводить спекание при температуре 1200 оС и остаточном давлении 6,7–13,3 кПа (50–100 мм рт. ст.). |
Библиографический список |
1. Ruff A., Loidl A., Krohns S. Multiferroic Hysteresis Loop. Materials. 2017. Vol. 10, No. 11. 1318. DOI: 10.3390/ma10111318 2. Zhu M., Nan T., Peng B. et al. Epitaxial Multiferroic Heterostructures and Applications. IEEE Transactions on magnetics. 2017. Vol. 53, No. 10. DOI: 10.1109/TMAG.2017.2739111 3. Yuewei Yin, Qi Li. A review on all-perovskite multiferroic tunnel junctions. Journal of Materiomics. 2017. Vol. 3, No. 4. pp. 245–254. DOI: 10.1016/j.jmat.2017.09.001 4. Lizhi Liang, Heng Wu, Lei Li, Xinhua Zhu. Characterization of Multiferroic Domain Structures in Multiferroic Oxides. Journal of Nanomaterials. 2015. Vol. 2015. Article ID 169874. DOI: 10.1155/2015/169874 5. Cheong S. W., Mostovoy M. Multiferroics: A Magnetic Twist for Ferroelectricity. Nature Materials. 2007. No. 6. pp. 13–20. DOI: 10.1038/nmat1804 6. Bussmann-Holder A., Köhler J. Revisiting the fascinating properties of EuTiO3 and its mixed crystals with SrTiO3: Possible candidates for novel functionalities. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2015. Vol. 84. pp. 2–12. DOI: 10.1016/j.jpcs.2014.12.019 7. Bussmann-Holder A., Köhler J., Roleder K., Guguchia Z., Keller H. Unexpected magnetism at high temperature and novel magneto-dielectricelastic coupling in EuTiO3: A critical review. Thin Solid Films. 2017. Vol. 643. pp. 3–6. DOI: 10.1016/j.tsf.2017.06.050 8. Martin L. W., Schlom D. G. Advanced synthesis techniques and routes to new single-phase multiferroics. Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2012. Vol. 16, No. 5. pp. 199–215. DOI: 10.1016/j.cossms.2012.03.001 9. Parisiades P., Liarokapis E., Köhler J., Bussmann-Holder A., Mezouar M. Pressure-temperature phase diagram of multiferroic EuTiO3. Physical Review: B. 2015. Vol. 92, No. 6. DOI: 10.1103/PhysRevB.92.064102 10. Cherepov V. V., Kropachev A. N., Budin O. N. Prospects for the development of methods for synthesizing perovskite structure titanates and doping them with rare-earth elements. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2018. No. 6. DOI: 10.17073/0021-3438-2018-6-31-41 11. Fatih Dogan, Hong Lin, Maryline Guilloux-Viry, Octavio Peña. Focus on properties and applications of perovskites. Science and Technology of Advanced Materials. 2015. Vol. 16, No. 2. DOI: 10.1088/1468-6996/16/2/020301 12. Wang J. Electrical properties of Un-doped and doped EuTiO3-based perovskites : thesis ... of master of philosophy. Available at: http://etheses.whiterose.ac.uk/4064/1/University_of_Sheffield_-final_thesis-1.pdf (accessed: 22.03.2019). 13. McCarthy G. J., White W. B., Roy R. The system Eu – Ti – O phase relations in a portion of the 1400 oC isotherm. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1969. Vol. 31, No. 2. pp. 329–339. 14. Wei T., Liu H. P., Chen Y. F., Yan H. Y., Liu J.-M. Preparation, magnetic characterization, and optical band gap of EuTiO3 nanoparticles. Applied Surface Science. 2011. Vol. 257, No. 9. pp. 4505–4509. DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.12.112 15. Maca K., Kachlik M., Vanek P., Gautam D., Winterer M. The influence of sintering conditions on the phase purity of bulk EuTiO3 and Eu0.5Ba0.5TiO3 ceramics. Phase Transitions. 2013. Vol. 86, No. 7. pp. 737–747. DOI: 10.1080/01411594.2012.722633 16. Kachlik M., Maca K., Goian V., Kamba S. Processing of phase pure and dense bulk EuTiO3 ceramics and their infrared reflectivity spectra. Materials Letters. 2012. Vol. 74. pp. 16–18. DOI: 10.1016/j.matlet.2012.01.055 |