Павлюк Н. В. Взаємодія магнію із літієм, d-металами (Mn, Fe, Co, Ni) та p-елементами (Al, Ga, Ge, Sn)

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0823U100630

Облікова картка дисертації

0823U100630.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 102 - Хімія

07-09-2023

Спеціалізована вчена рада

ДФ 35.051.113_ID 1994

Львівський національний університет імені Івана Франка

Анотація

В роботі приведені експериментальні результати з дослідження взаємодії компонентів у потрійних системах Mg-{ Mn, Fe, Co, Ni }-{Ga, Al, Ge, Sn} та Mg-Li-Сu-Al, кристалічної та електронної структури, електрохімічних, сорбційних, магнітних і електричних властивостей тернарних фаз на основі магнію. Для системи Mg-Ni-Ga вперше побудовано ізотермічний переріз при 200°C та виявлено існування семи потрійних сполук τ1– MgNi1+xGa1-x (структурний тип MgCu2), τ2– MgNiGa (структурний тип MgZn2), τ3– Mg2NiGa3 (структурний тип Mg2MnGa3), τ4– Mg9-xNi6Ga14-y (структурний тип власний, Fd-3m, a = 19,8621(6) Å), τ5– MgNi2Ga2 (структура невідома), τ6– MgNi2Ga5 (структурний тип MgCo2Ga5); τ7– MgNi6Ga6 (структурний тип ScFe6Ga6); τ8– Mg3Ni2Ga (структурний тип Mn3Ni2Si). Для системи Mg-Co-Ga вперше побудовано ізотермічний переріз діаграми стану при 200 °C. Встановлено існування чотирьох нових інтерметалідів, які є новими структурними типами: τ1– MgCo2Ga5 (просторова група Pnnm, a = 6,2486, b = 6,6652, c = 6,0523 Å; τ3– MgCoGa2 (P21/c, a = 5,1505(2) Å, b =7,2571(2) Å, c = 8,0264(3) Å, β = 125,571(3); τ4– Mg0,74CoGa0,52 (Cmcm, a = 4,9868(9), b = 25,959(4), c = 8,0508(11) Å); τ5– Mg0,49CoGa0,15 (R-3m, a = 4,9296(2), c =12,0744(7) Å). Побудований ізотермічний переріз системи Mg-Mn-Ga при 200 °C та встановлено існування шести потрійних сполук: τ1– MgMn4Ga18 (власний структурний тип), τ2– MgMn2Ga5 (структурний тип MgCo2Ga5), τ3 – Mg2MnGa3 (власний структурний тип), τ4– MgMn0,7Ga1,3 (тип MgZn2), τ5 – Mg2Mn6Ga5 (структурний тип Cu5Zn8), τ6– Mg2Mn2Ga (структурний тип β-Mn). Для цієї системи встановлено структуру нових структурних типів Mg2MnGa3 (Cmcm, a = 5,4324(1), b = 8,6959(3), c = 8,5858(2) Å) та MgMn4Ga18 (P4/mmm, a = 8,3116(9), c = 9,944(2) Å). В досліджених системах Mg-{Mn, Co, Ni}-Ga встановлені області гомогенності тернарних фаз та визначена розчинність третього компонента у бінарних фазах. Найбільш протяжними є тверді розчини на основі фаз Лавеса. Окрім описаних вище фазових рівноваг у системах Mg-{Mn, Co, Ni}-Ga решта систем Mg-{Mn, Fe, Co, Ni}–{Al, Ge, Sn} та Mg-{Fe}–Ga вивчалися на предмет утворення тернарних сполук. В досліджених та споріднених системах методами монокристала та порошку підтверджено існування 14 відомих та знайдено 38 нових інтерметалічних сполук. Для всіх синтезованих нових сполук визначено кристалічні структури, які належать до 29 структурних типів, 8 з яких є новими. Більшість досліджених сполук належить до двох родин інтерметалідів. Перша – похідні від фаз Лавеса, та друга – кластерні інтерметаліди. Для синтезованих фаз проведено дослідження магнітних властивостей. Найбільш цікавими виявилися сполуки Mg2Mn2Al та MgMn4Ga18. Фазу Mg2Mn2Al, яка кристалізуються у структурному типі β-Mn, можна віднести до м'яких феромагнетиків. На основі результатів вивчення залежності магнітної сприйнятливості від температури і кривих намагнічення виявлено, що для сполуки MgMn4Ga18 спостерігається в основному позитивна сприйнятливість, яка не залежить від температури (парамагнетизм Паулі) в інтервалі від 6 К до 300 К. Різке падіння сприйнятливості нижче 6 К із діамагнітною поведінкою вказує на існування надпровідності нижче 6 К. За допомогою електрохімічних досліджень випробувано інтерметаліди із структурою типу фаз Лавеса в якості анодних матеріалів для хімічних джерел струму. Одержані результати показали, що їм характерна висока розрядна ємність (до 80 мА·год/г), електроди легко активуються, що дозволяє використовувати їх в реальних металогідридних джерелах струму. Газове гідрування також підтверджує їх високу сорбційну ємність до 2,5 ваг % Н2. Встановлено, що для фаз Лавеса заміщення d-металу р-елементом покращує абсорбційну ємність.

Читати повністю

Публікації

1. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., & Ehrenberg, H. (2019). Li20Mg6Cu13Al42: a new ordered quaternary superstructure to the icosahedral T-Mg32(Zn,Al)49 phase with fullerene-like Al60 cluster. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 75(2), 168-174. (Scopus, Q1).

2. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Rozdzynska-Kielbik, B., Nitek, W., Lasocha, W., Chumak, I., Ehrenberg, H. (2020). A new monoclinic structure type for ternary gallide MgCoGa2. Acta Crystallographica Section C: Structural Chemistry, 76(6), 541-546. (Scopus, Q4).

3. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Rozdzynska-Kielbik, B., Cichowicz, G., Cyranski, M. K., Chumak, I., Ehrenberg, H. (2020). New cubic cluster phases in the Mg–Ni–Ga system. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 76(4), 534-542. (Scopus, Q1).

4. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Rożdżyńska-Kiełbik, B., Gil, A., Chumak, I., & Ehrenberg, H. (2020). New ternary MgCo2Ga5 and MgNi2Ga5 gallides. Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials, 235(11), 513-521. (Scopus, Q3).

5. Pavlyuk, N., Chumak, I., Pavlyuk, V., Ehrenberg, H., Indris, S., Hlukhyy, V., & Pöttgen, R. (2022). Mg2MnGa3 – An orthorhombically distorted superstructure variant of the hexagonal Laves phase MgZn2. Zeitschrift für Naturforschung B, 77(10), 727-733. (Scopus, Q3).

6. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Chumak, I., Indris, S., & Ehrenberg, H. (2022). Mg-Ni-Ga System: Phase Diagram, Structural and Hydrogenation Properties of MgNi1.25Ga0.75, MgNiGa, and Mg2NiGa3. Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 43(4), 458-470. (Scopus, Q2).

7. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Chumak, I., Indris, S., Schwarz, B., & Ehrenberg, H. (2022). MgMn4Ga18: a novel three-shell gallium cluster structure. Acta Crystallographica Section C: Structural Chemistry, 78(8), 455-461. (Scopus, Q4).

8. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Ciesielski, W., Rozdzynska-Kielbik, B., Indris, S., & Ehrenberg, H. (2023). A new ternary derivative of the Laves phases in the Mg–Co–Ga system. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials, 79(4). (Scopus, Q2).

9. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Ehrenberg, H. (2019). New cubic Li20Mg6Cu13Al24Si18 ordered high entropy phase. Тези ХVІI наукової конференції «Львівські хімічні читання – 2019». Львів, 2-5 червня 2019, Н-1.

10. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Cichowicz, G., Cyrański, M.K., Ehrenberg, H. (2019). New cubic phases in the Mg–Ni–Ga system. Coll. abs. XIV International Conference of Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds., Lviv, Ukraine, September 22–26, 2019, 111.

11. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Ciesielski, W., Pavlyuk, V., Ehrenberg, H. (2020). Crystal structure of Mg0.23NiSn1.77. Abstracts of the XXII International Seminar of Physics and Chemistry of Solids and advanced Materials, Lviv, 17-19 June 2020, 21.

12. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Ciesielski, W., Pavlyuk, V. (2021) Crystal structure of the novel MgT6Ga6 (T=Ni, Pd) ternary compounds. International Conference on Solid Compounds of Transition Elements SCTE 2021, Wrocław, Poland, 12-15 April 2021, 202.

13. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Ciesielski, W., Pavlyuk, V. (2021). New cubic disordered phase of Mg6Ni16+xGe7+y (x=0.05, y=0.36). ХVІII наукова конференція «Львівські хімічні читання – 2021», 31 травня – 2 червня 2021 р., Н17.

14. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Indris, S., Schwarz, B. (2022). MgMn4Ga18: new structural type with three core-shell cluster packing. 33rd European Crystallographic Meeting: Book of abstracts, Versailles, France, August 23-27, 2022, 498-499.

15. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V., Ehrenberg, H. (2022). Crystal structures of intermetallic compounds with core-shell clusters. New point of view. Current problems of chemistry, materials science and ecology: Proceedings, Lutsk, Ukraine, 1-3 June 2022, 12.

16. Pavlyuk, N., Dmytriv, G., Pavlyuk, V. (2023) A new ternary derivative of the Laves phases in the Mg-Co-Ga system. ХІX Наукова конференція "Львівські хімічні читання - 2023". 29–31 травня 2023.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U001302

Новодворський Євгеній Миколайович

Синтез конденсованих похідних 1,2,4-триазинів та їх модифікація

0824U001236

Данкевич Роман Васильович

Системи Gd–{Si,Ge}–{Sb,Sb}: фазові рівноваги та кристалічна структура сполук.

0824U001183

Кут Діана Жолтівна

Електрофільна гетероциклізація S(N)-алкенільних(алкінільних) похідних 2-тіохіназолін-4-онів.

0824U001059

Дорощук Володимир Вікторович

Кремнієві сенсорні структури з фотоелектричним та нелінійно-оптичним відгуком.

0824U000913

Красилов Ігор Віталійович

Синтез та властивості (спіро)піранокумаринів лінійної будови