K5Cu0.5Hf1.5(MoO4)6: синтез, структура, термическое поведение и ионная проводимость

  • Евгений Викторович Ковтунец ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1301-1983
  • Татьяна Сергеевна Спиридонова ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-7498-5103
  • Юнна Лудановна Тушинова ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1032-8854
  • Цырендыжит Тушиновна Базарова ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-9697-6320
  • Александра Владимировна Логвинова ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-9850-2719
  • Баир Гармаевич Базаров ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0003-1712-6964
Ключевые слова: калий, медь, гафний, тройной молибдат, синтез, структура, термическое расширение, ионная проводимость

Аннотация

Цель статьи: Соединение K5Cu0.5Hf1.5(MoO4)6 синтезировано по керамической технологии. Установлена последовательность химических превращений, происходящих при образовании этого соединения. Обнаружено, что тройной молибдат плавится инконгруэнтно при температуре 634 °C.

Экспериментальная часть: Кристаллическая структура уточнена методом Ритвельда, соединение кристаллизуется в тригональной пр. гр. R3c с параметрами элементарной ячейки a = 10.5617(2) Å; c = 37.5017(7) Å; V= 3622.9(1) Å3, Rwp = 3.78. Методом ИК-спектрометрии, подтверждено наличие изолированных MoO4 группировок в его структуре. Показано, что проводимость K5Cu0.5Hf1.5(MoO4)6 достигает 7.5·10–4 См/см (550°C) при Еа = 0.9 эВ. Термические деформации исследованы методом высокотемпературной порошковой рентгенографии в интервале температур 30–500 °C.

Выводы: Полученный тройной молибдат относится к материалам с высоким тепловым расширением (αV = 45·10–6 °C–1 при 500 °C) и характеризуется слабой анизотропией. Результаты импедансной спектроскопии и высокотемпературной рентгенографии позволяют отнести наблюдаемый на кривой дифференциальной сканирующей калориметрии эндотермический эффект при 479 °С к фазовому переходу первого типа

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Евгений Викторович Ковтунец, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

к. ф.-м. н., н. с. лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Татьяна Сергеевна Спиридонова, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

к. х. н., c. н. с. лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Юнна Лудановна Тушинова, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

к. х. н., н. с. лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Цырендыжит Тушиновна Базарова, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

к. х. н., ведущий инженер лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Александра Владимировна Логвинова, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

инженер лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Баир Гармаевич Базаров, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН, ул. Сахьяновой, 6, Улан-Удэ 670047, Республика Бурятия, Российская Федерация

д. ф.-м. н., в. н. с. лаборатории оксидных систем, Байкальский институт природопользования СО РАН (Улан-Удэ, Российская Федерация)

Литература

Ben N. W., Ben R. A. Ferroelectric properties and alternative current conduction mechanisms of lithium ubidium molybdate. Ionics. 2019;25: 4003–4012. https://doi.org/10.1007/s11581-019-02921-w

Tsyrenova G. D., Pavlova E. Т., Solodovnikov S. F., … Lazoryak B. I. New ferroelastic K2Sr(MoO4)2: synthesis, phase transitions, crystal and domain structures, ionic conductiv-ity. Journal of Solid State Chemistry. 2016;237: 64–71. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2016.01.011

Spassky D., Vasil’ev A., Jamal M. U., … Nagirnyi V. Temperature dependent energy transfer to Eu3+ emission centres in K5Eu(MoO4)4 crystals. CrystEngComm. 2024;26(8): 1106–1116. https://doi.org/10.1039/d3ce01201h

Wang J., Luo L., Huang B., … Wang J. The preparation and optical properties of novel LiLa(MoO4)2:Sm3+,Eu3+ red phosphor. Materials. 2018;11(2): 297. https://doi.org/10.3390/ma11020297

Loiko P., Pavlyuk A., Slimi S., … Mateos X. Growth, spectroscopy and laser operation of monoclinic Nd:CsGd(MoO4)2 crystal with a layered structure. Journal of Luminescence. 2021;231: 117793. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117793

Binish B., Durairaj M., Girisun Sabari T. C., Mani Rahulan K. Engineering the nonlinear optical properties of barium molybdate by doping Sn4+ ions for optical limiting device applications, Ceramics International. 2023;49(11): 17629–17638. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.129

Nasri R., Larbi T., Amlouk M., Zid M. F. Investigation of the physical properties of K2Co2(MoO4)3 for photocatalytic application. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018;29: 18372–18379. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9951-x

Chimitova O. D., Bazarov B. G., Bazarova J. G., … Ehrenberg H. The crystal growth and properties of novel magnetic double molybdate RbFe5(MoO4)7 with mixed Fe3+/Fe2+ states and 1D negative thermal expansion. CrystEngComm. 2021;23: 3297–3307. https://doi.org/10.1039/D1CE00118C

Liu M., Zhang Y., Zou T., Garlea V. O., … Liu J.-M. Antiferromagnetism of double molybdate LiFe(MoO4)2. Inorganic Chemistry. 2020;59: 8127–8133. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c00432

Grossman V. G., Molokeev M. S., Bazarov B. G., Bazarova J. G. Potassium and thallium conductors with a trigonal structure in the M2MoO4–Cr2(MoO4)3–Hf(MoO4)2 (M = K, Tl) systems: synthesis, structure, and ionic conductivity. Journal of Alloys and Compounds. 2021;873: 159828. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159828

Savina A. A., Morozov V. A., Buzlukov A. L., … Khaikina E. G. New solid electrolyte Na9Al(MoO4)6: structure and a+ ion conductivity. Chemistry of Materials. 2017;29: 8901–8913. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b03989

Spiridonova T. S., Solodovnikov S. F., Molokeev M. S., … Khaikina E..G. Synthesis, crystal structures, and properties of newa centric glaserite-related compounds Rb7Ag5–3хSc2+х(XO4)9 (X = Mo, W). Journal of Solid State Chemistry. 2022;305: 122638. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122638

Solodovnikov S. F., Solodovnikova Z. A., Zolotova E. S., … Kuchumov B. M. Nonstoichiometry in the systems Na2MoO4–MMoO4 (M = Co, Cd), crystal structures of Na3.36Co1.32(MoO4)3, Na3.13Mn1.43(MoO4)3 and a3.72Cd1.14(MoO4)3, crystal chemistry, compositions and ionic conductivity of alluaudite-type double molybdates and tungstates. ournal of Solid State Chemistry. 2017;253: 121–128. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.05.031

Kotova . Y., Belov D. A., Stefanovich S. Y. Ag1–xMg1–xR1+x(MoO4)3 Ag+-conducting nasicon-like phases, where R = Al or Sc and 0 ≤ x ≤ 0.5. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2011;56: 1189–1193. https://doi.org/10.1134/S0036023611080122

Buzlukov A. L., Fedorov D. S., Serdtsev A. V., … Medvedeva N..I. Ion mobility in triple sodium molybdates and tungstates with a NASICON structure. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2022;134: 42–50. https://doi.org/10.1134/S1063776122010071

Xu D., Zhang H., Pang L., … Zhou D. Novel B-site scheelite structure ceramic Bi(Ge0.5Mo0.5)O4 and its dielectric properties. Journal of the American Ceramic Society. 2023;106 (11): 6675–6683. https://doi.org/10.1111/jace.19282

Solodovnikov S. F., Gulyaeva O. A., Savina A. A., … Denisova T. A. Molybdates and tungstates of the alluaudite family: crystal chemistry, composition, and ionic mobility. Journal of Structural Chemistry. 2022;63: 1101–1133. https://doi.org/10.1134/S0022476622070071

Spiridonova T. S., Solodovnikov S. F., Molokeev M. S., … Khaikina E. G. Synthesis, crystal structures, and properties of newacentric glaserite-related compounds Rb7Ag(5–3x)Sc(2+x)(XO4)9 (X = Mo, W). Journal of Solid State Chemistry. 2022;305: 122638. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122638

Bugaris D. E., Loye H.-C. Li3Al(MoO4)3, a lyonsite molybdate. Acta Crystallographica Section C Crystal Structure Communications. 2012;C68: i34–i36. https://doi.org/10.1107/S0108270112020513

Grossman V. G., Molokeev M. S., Bazarov B. G., Bazarova J. G. Synthesis and characterization of a new magnesium molybdates Tl1.85M0.15Mg2(MoO4)3 (M = K, Rb) with a langbeinite type structure. Solid State Sciences. 2023; 142: 107249. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2023.107249

Klevtsova R. F., Bazarova Zh. G., Glinskaya L. A., … Fedorov K. N. Synthesis of ternary potassium, magnesium, and zirconium molybdates. The crystal structure of K5(Mg0.5Zr1.5)·(MoO4)6. Journal of Structural Chemistry. 1994;35: 286–290. https://doi.org/10.1007/BF02578278

Klevtsova R. F., Bazarova Zh. G., Glinskaya L. A., Bazarov B. G., Fedorov K. N., Klevtsov P. V. Crystal structure investigation of ternary molybdate K5(Mn0.5Zr1.5)·(MoO4)6. J Struct Chem. 1995;36: 813–817. https://doi.org/10.1007/BF02579674

Klevtsova R. F., Bazarov B. G., Glinskaya L. A., … Bazarova Zh. G. Synthesis and X-ray study of single crystals of K5(Cd0.5Zr1.5)(MoO4)6 triple molybdate. J Struct Chem. 2002;43: 939–943. https://doi.org/10.1023/A:1023686325616

Grossman V. G., Molokeev M. S., Bazarova J. G., Bazarov B. G. High ionic conductivity of K5-xTlx(Mg0.5Hf1.5) (MoO4)6 (0 ≤ х ≤ 5) solid solutions. Solid State Sciences. 2022; 134: 107027. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.107027

Bazarov B. G., Klevtsova R. F., Sarapulova A. E., Fedorov K. N., Glinskaya L. A., Bazarova Zh. G. Synthesis and crystal structure of ternary molybdate compound K5Pb0.5Hf1.5(MoO4)6. Journal of Structural Chemistry. 2005;46: 756–760. https://doi.org/10.1007/s10947-006-0197-8

Bazarov B. G., Sarapulova A. E., Klevtsova R. F., Glinskaya L. A., Fedorov K. N., Bazarova Zh. G. Synthesis, structure and vibration spectra of the triple molybdates Tl5A0.5Hf1.5(MoO4)6, A = Ca, Sr, Ba, Pb. Journal of Alloys and Compounds. 2008;448 (1–2): 325–330. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.11.086

Aksenov S. M., Pavlova Er. T., Popova N. N., Tsyrenova G. D., Lazoryak B. I. Stoichiometry and topological features of triple molybdates AxByCz(MoO4)n with the heteropolyhedral open MT-frameworks: synthesis, crystal structure of Rb5{Hf1.5Co0.5(MoO4)6}, and comparative crystal chemistry. Solid State Sciences. 2024;151: 107525.

https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2024.107525

Kovtunets E. V., Tushinova Yu. L., Logvinova A. V., Bazarova Ts. T., Bazarov B. G. Thermal expansion of ternary molybdate K5[Mn0.5Zr1.5](MoO4)6. ESSUTM Bulletin. 2024; 3(94): 90–97. https://doi.org/10.53980/24131997_2024_3_90

Kovtunets E. V., Spiridonova T. S., Tushinova Yu. L., Logvinova A. V., Bazarova Ts. T., Bazarov B. G. Thermal expansion and ionic conductivity of K5Pb0.5Zr1.5(MoO4)6. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2024;14(4): 444–452. https://doi.org/10.21285/achb.939 (In Russ.)

ICDD PDF-2 Database, Cards № 01-072-0735, 01-073-0488, 01-077-0699, 01-083-2240.

Coelho A. A. TOPAS and TOPAS-Academic: an optimization program integrating computer algebra and crystallographic objects written in C++. Journal of Applied Crystallography. 2018;51: 210–218. https://doi.org/10.1107/S1600576718000183

Bubnova R. S., Firsova V. A., Filatov S. K. Software for determining the thermal expansion tensor and the graphic representation of its characteristic surface (theta to tensor-TTT). Glass Physics and Chemistry. 2013;39: 347–350. https://doi.org/10.1134/S108765961303005X

Klevtsova R. F., Glinskaya L. A., Pasechnyuk N. P. Crystal structure of the binary molybdates K8Zr(MoO4)6 and K8Hf(MoO4)6. Kristallografiya. 1977;22: 1191–1195. (In Russ.)

Fomichev V. V., Poloznikova M. E., Kondratov O. I. Structural features and spectroscopic and energy characteristics of alkali metal molybdates and tungstates. Russian Chemical Reviews 1992;61(9): 877–888. https://doi.org/10.1070/RC1992v061n09ABEH001004

Petrushina M. Y., Korenev S. V., Dedova E. S., Gubanov A. I. Materials AM2О8 (А = Zr, Hf; М = W, Mo) with negative thermal expansion. J. Struct. Chem. 2020;61: 1655–1680. https://doi.org/10.1134/S0022476620110013

Pet’kov V. I., Shipilov A. S., Sukhanov M. V. Thermal expansion of MZr2(AsO4)3 and MZr2(TO4)x(PO4)3–x (M = Li, Na, K, Rb, Cs; T = As, V). Inorganic Materials. 2015;51(11): 1079–1085. https://doi.org/10.1134/S002016851510012X

Опубликован
2025-09-25
Как цитировать
Ковтунец, Е. В., Спиридонова, Т. С., Тушинова, Ю. Л., Базарова, Ц. Т., Логвинова, А. В., & Базаров, Б. Г. (2025). K5Cu0.5Hf1.5(MoO4)6: синтез, структура, термическое поведение и ионная проводимость. Конденсированные среды и межфазные границы, 27(3), 380-390. https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/13014
Раздел
Оригинальные статьи