Борисова К. В. Силікати і подвійні силікати рідкоземельних елементів і натрію зі структурою апатиту

Методами рентгенофазового аналізу, в тому числі за алгоритмом Ритвельда, скануючої електронної мікроскопії з рентгенівським енергодисперсійним спектрометром, ІЧ-спектросопіі і вимірюванням електропровідності в інтервалі 300-700°С визначено умови синтезу, уточнена кристалічна структура і вивчені властивості силікатів і подвійних силікатів РЗЕ і натрію. Визначено умови твердофазного синтезу силікатів РЗЕ з використанням нанорозмірного діоксиду кремнію в вигляді Орисілу і подвійних силікатів РЗЕ і натрію золь-гель методом із застосуванням тетраетоксисилану. В результаті синтезовано дрібнодисперсні силікати РЗЕ з розміром зерен 1 мкм і подвійних силікатів з розміром зерен 0.5 мкм і менш заданого складу з рівномірним розподілом елементів в зразках. Встановлено, що заміщення La на Nd, Eu, Gd, Ho в структурі апатиту РЗЕ Lа9-хLnх(SiO4)6O(OH) відбувається при 1200°С у всьому інтервалі досліджених складів від х = 0 до х = 9. Оцінена стабільність безперервних рядів твердих розчинів при різних температурах. Методом Ритвельда (відсутність вакансій в положенні O(OH)(4)) і інфрачервоної спектроскопії (наявність смуги валентних коливань OH-груп, розташованих в каналах структури при 3566см-1) показано, що апатити РЗЕ відносяться до оксігідроксіапатитам, а не до оксіапатитів, як це вважалося раніше. В результаті уточнення кристалічної структури подвійних силікатів РЗЕ і натрію встановлено, що атоми РЗЕ розташовані в позиціях Ln(1) в девятівершінніках разом з атомами натрію. В семівершінніках в позиціях Ln(2) знаходяться атоми РЗЕ. Атоми кисню O(4)) займають центри трикутників з атомів, розташованих в позиціях Ln(2). Встановлено, що електропровідність кераміки подвійних силікатів натрію і РЗЕ (Nd, Eu, Ho) в області температур 300-700°С перевершує провідність деяких силікатів лантану, що не містять натрій, хоча і поступається провідності силікатів, що містять надмірну кількість кисню.