Chorna N. Interaction of components in the systems {La, Gd}–{Mn, Fe}–Zn (phase equilibria, crystal structure and some properties of compounds)

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000102

Thesis Registration Form

0424U000102.pdf

Applicant for

Nataliya Chorna

Specialization

02.00.01 - Неорганічна хімія

Date of defense

12-06-2024

Specialized Academic Board

Д 35.051.10

Ivan Franko National University of Lviv

Essay

In this work, the interaction of components in the ternary systems at 670 K (La–Fe–Zn system) and 770 K (La–Mn–Zn, Gd–Fe–Zn, Gd–Mn–Zn systems) is studied, the phase equilibria are established, and the isothermal sections of the corresponding phase diagrams of the systems in the entire concentration range were constructed. New ternary compounds were confirmed or found for the first time, and their crystal structures and homogeneity ranges were established. Investigation of the phase equilibria and crystal structure was carried out by the methods of X-ray powder diffraction and scanning electron microscopy; the crystal structure of some samples was determined by X-ray single crystal diffraction. The composition of some samples as electrode materials in prototypes of chemical sources of electrical energy was investigated using X-ray fluorescence and energy-dispersive X-ray spectroscopy. In order to find new promising materials for batteries, the electrochemical and sorption properties of the phases were studied. The existence of 10 ternary compounds was found in the investigated ternary for the first time. The structure of 4 new ternary phases was determined by the X-ray single crystal diffraction, and 5 new ternary phases were determined by X-ray powder diffraction. A new compound of approximate composition ~Gd23Mn46Zn31, the structure of which has not yet been established, was detected. The electrochemical properties of compounds crystallized in CsCl, KHg2, MgCu2, CaCu5, Th2Ni17, and BaCd11 structures were studied. The influence of the doping component on the hydrogen sorption properties of the phases with the MgCu2 structure was studied, and the corrosion resistance of the electrodes was investigated by the methods of voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The electronic structure of the La2Fe2Zn15 compound and the electron density localization function were studied. It was established that the compound LaFe2,12Zn9,88 crystallizes in a new type of structure derived from the binary type Ce3Zn22.

Thesis supervisor

Volodymyr Pavlyuk

Official opponents

Pavlo Shapoval
Oksana Zubaka

Research papers

1. Chorna, N.O., Kordan, V.M.,. Mykhailevych, A.M, Zelinska, O.Ya., Zelinskiy, A.V, Kluziak, K., Serkiz, R.Ya., Pavlyuk, V.V. (2021). Electrochemical hydrogenation, lithiation and sodiation of the GdFe2-xMx and GdMn2-xMx intermetallics. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 2, 139-149. (Q3) DOI: 10.32434/0321-4095-2021-135-2-139-149

2. Дичко , Н., Зелінська, О., Зелінський, А., Павлюк, В. (2015). Ізотермічний переріз діаграми стану системи La–Fe–Zn при 670 K. Вісн. Львів. ун-ту. Cерія хім., 56(1), 46–52.

3. Чорна, Н., Андраш, В., Кордан, В., Зелінська, О., Зелінський, А., Павлюк, В. (2018). Кристалічна структура сполуки LaZn5-хMnx та електрохімічні властивості. Вісник Львівського університету. Серія хімічна, 59 (1), 107–114. https://doi.org/10.30970/vch.5901.107

4. Chorna, N., Sagan, N., Zelinska, O., Kordan, V., Zelinskiy, A., Pavlyuk, V. (2018). Phase equilibria in the ternary system Gd-Fe-Zn and electrochemical hydrogenation of the phases. Chem. Met. Alloys, 11, 27-33.

5. Chorna, N., Kordan, V., Nytka, V., Zelinska, O., Tarasiuk, I., Zelinskiy, A., Pavlyuk, V. (2020). Electrochemical hydrogenation of the R2Zn17-xMnx phases (R = Y, La, Gd, Tb). Chem. Met. Alloys., 13, 78-84. https://doi.org/10.30970/cma13.0409

6. Дичко, Н.О., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. (2012) Дослідження сплавів системи La–Fe–Zn при вмісті цинку 0-70 ат. % Zn. Матер. ІІ Всеукр. наук.-практ. конф. молодих вчених та студентів «Фізика і хімія твердого тіла. Стан, досягнення і перспективи», Луцьк, Україна, 19-20 жовтня, 2012,с. 59.

7. Дичко, Н.О., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. (2013) Ізотермічний переріз діаграми стану системи La–Fe–Zn при 670 K. Зб. наук. праць XII наук. конф. «Львівські хімічні читання–2013», Львів, Україна, 26-29 травня, 2013, Н24.

8. Dychko, N.O., Sagan, N.V., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. (2014) Phase equilibria in the ternary system Gd–Fe–Zn. Матераіли ІІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених та студентів «Фізика і хімія твердого тіла: стан, досягнення і перспективи», Луцьк, Україна, 24-25 жовтня, 2014, с. 100.

9. Дичко Н., Зелінська, О., Зелінський, А., Павлюк, В. (2015) Кристалічна і електронна структура сполуки La2Fe2Zn15. Зб. наук. праць XV наук. конф. “Львівські хімічні читання – 2015”, Львів, Україна, 24-27 травня, 2015, с. 268.

10. Dychko, N., Sagan, N., Zelinska, O., Zelinskiy, A., Pavlyuk V. (2015) Solid solutions on the basis of the binary phases in the {La, Gd}–Fe–Zn systems. Proc. Int. Scient. Congr. “Modern Directions in Chemistry, Biology, Pharmacy and Biotechnology” Lviv, Ukraine, 29 September - 2 October, 2015, p. 91.

11. Dychko, N.O., Andrash, V.V., Porodko, O.Yu., Zelinska, O.Ya., Pavlyuk V.V. (2016) Phase equlibria in the {La,Gd}-Mn-Zn ternary systems at 0-70 at. % Zn. III International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, Ukraine, 25-29 September, 2016, p. 66.

12. Дичко, Н., Андраш, В., Зелінська, О., Зелінський, А., Павлюк В. (2017) Ізотермічний переріз діаграми стану системи La–Mn–Zn при 500 ºС. Зб. наук. праць ХVІ наукової конференції «Львівські хімічні читання –2017» Львів, Україна, 28-29 травня, 2017, Н. 48.

13. Chorna, N., Andrash, V., Zelinska, O., Kordan, V., Zelinskiy, A. Pavlyuk, V., Serkiz, R. (2018) Structural and electrochemical characteristics of the La-Mn-Zn Alloys. 21th International seminar on physics and chemistry of solids, Częstochowa, Poland, 10-13 June, 2018, p 85.

14. Chorna, N., Andrash, V., Zelinska, O., Kordan, V., Zelinskiy, A. Pavlyuk, V., Serkiz, R. Isothermal section of the La–Mn–Zn phase diagram at 500C. XX Українська конференція з неорганічної хімії, Дніпро, Україна, 17-20 вересня, 2018, c. 92.

15. Чорна, Н.О., Думас, І.Ю., Мирош, Л.В., Зелінська, О.Я., Кордан, В.М., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. (2018) Структурні та електрохімічні характеристики фаз LaZn1-xFex та GdZn1-xFex, х = 0,4. V Всеукраїнська науково-практична конференція молодих вчених та студентів «Фізика і хімія твердого тіла: стан, досягнення і перспективи» Луцьк, Україна, 25-26 жовтня, 2018, c. 68-70.

16. Чорна, Н.О., Кордан, В.М., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. Синтез та електрохімічне гідрування фаз системи Gd–Fe–Zn із стехіометрією 1:2. ІІ Міжнародна (ХІІ Українська) наукова конференція студентів, аспірантів і молодих учених «Хімічні проблеми сьогодення», Вінниця, Україна, 19-21 березня, 2019, c. 67.

17. Чорна, Н., Кордан, В., Зелінська, О., Зелінський, А., Ковальські, Ґ., Серкіз, Р., Павлюк, В. (2019) Електрохімічні властивості деяких інтерметалідів зі структурою CsCl, KHg2 та MgCu2. Зб. наук. праць XVII Наук. конф «Львівські хімічні читання – 2019», Львів, Україна, 2-5 червня, 2019, У 9.

18. Chorna, N., Zelinska, O., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Zelinskiy, A., Kordan, V., Mar, A. (2019) Crystal structure of new zinc-rich ternary compounds Gd2Zn17-xMx (M = Mn, Fe). XIV International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv, Ukraine, 22-26 September, 2019, p 119.

19. Chorna, N.O., Kordan, V.M., Zelinska, O.Ya., Zelinskyy, A.V., Pavlyuk, V.V. (2020) The influence of doping components on the electrochemical hydrogenation of the GdFe2-xMx phases. III International (XIII Ukrainian) Scientific Conference for Students and Eoung Scientists Current Chemical Problems, Vinnytsia, Ukraine, 25–27March, 2020, p. 62.

Чорна, Н.О., Кордан, В.М., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В. (2020) Електрохімічне гідрування інтерметаліду GdMn2 та його легованих похідних. XXI Міжнародній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Сучасні проблеми хімії», Київ, Україна, 20-22 травня, 2020, c 131.

21. Chorna, N., Zelinska, O., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Zelinskiy, A., Kordan, V., Mar, A. (2020) Crystal structure of the new ternary compound La3Fe6,36Zn29,64. XXII International Seminar on Physics and Chemistry of Solids (ISPCS’20), Lviv, Ukraine, 17-19 June, 2020, p. 34.

22. Чорна, Н., Кордан, В., Зелінська, О., Зелінський, А., Павлюк, В. (2020) Електрохімічне гідрування фаз R2Zn17-xMnx, (R = La, Gd). VІ Всеукраїнська науково-практична конференція молодих вчених та студентів «Фізика і хімія твердого тіла: стан, досягнення і перспективи», Луцьк, Україна, 16-17 жовтня, 2020, c. 44-45.

Chorna, N.O., Kordan, V.M., Zelinska, O.Ya., Zelinskyy, A.V., Pavlyuk, V.V. (2021) Solubility of manganese in the binary La–Zn ang Gd–Zn intemetallics. IV International (XIV Ukrainian) scientific conference for students and young scientists "Current Chemical Problems" (ССP-2021), Vinnytsia, Ukraine, 23-25 March, 2021, p. 72.

24. Чорна, Н.О., Кордан, В.М., Зелінська, О.Я., Зелінський, А.В., Павлюк, В.В., Мар А. (2021) Кристалічна структура сполуки LaMn0,42-0,38Zn0,58-0,62. Зб. наук. праць XVIII Наук. конф «Львівські хімічні читання – 2021», Львів, Україна, 31 травня-2 червня, 2021, Н 34.

25. Chorna, N., Porodko, O., Zelinska, O., Kordan, V., Zelinskiy, A., Pavlyuk, V. (2023) New ternary compound GdMn1-xZn1+x, –0.075 ≤ x ≤ 0.075 VI International (XVI Ukrainian) scientific conference for students and young scientists "Current Chemical Problems" (ССP-2023), Vinnytsia, Ukraine, 21-23 March, 2023, p . 42.

Чорна, Н., Кордан, Михайлевич, А., В., Зелінська, О., Зелінський, А., Серкіз, Р., Клузяк, К., Павлюк, В. (2023) Структурні та електрохімічні характеристики інтерметалідів систем {La, Gd}–{Mn, Fe}–Zn. Зб. наук. праць ХІX Наук. конф. «Львівські хімічні читання – 2023”, Львів, Україна, 29–31 травня, 2023, c. 52.

27. Chorna, N., Andrash, V., Zelinska, O., Kordan, V., Zelinskiy, A., Pavlyuk, V. (2023) New ternary compounds of the La-Mn-Zn system. International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds (IMC-XV), Lviv, Ukraine, 25-27 September, 2023, p. 95.

0524U000154

Tatiana Kiose

Natural aluminosilicates and carbon materials functionalized with d-metal compounds. Synthesis, properties, application.

0523U100191

Grygorii S. Dmytriv

Interaction of lithium with d-metals and p-elements of III-V groups

0522U100046

Lysenko Andrii B.

Coordination polymers based on 1,2,4-triazole containing ligands

0521U101843

Terebilenko Kateryna Volodymyrivna

Complex oxides based on uni-, bi- and trivalent metals with tetrahedral anions: synthesis, structure and properties

0521U101532

Vadym O. Pavlenko

Polynuclear coordination compounds of transition 3d-metals based on simple and chelating pyrazoles