Synthesis and study of the properties of synthetic analogues of the mineral naffildite with the participation of rare earth elements

Рейхан Агаева; Шарафат Гаджиага оглы Мамедов; Дильбар Самед Аждарова; Валида Мурад Рагимова; Озбек Мисирхан Алиев

doi:10.17308/kcmf.2022.24/9049

Рейхан Агаева Азербайджанский государственный педагогический университет, пр. Г. Гаджибекли, 68, Баку AZ1000, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-2924-3204
Шарафат Гаджиага оглы Мамедов Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-1624-7345
Дильбар Самед Аждарова Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-8119-733X
Валида Мурад Рагимова Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0001-6974-9966
Озбек Мисирхан Алиев Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан https://orcid.org/0000-0002-6411-108X

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9049

Ключевые слова: соединение, кристаллическая структура, наффильдит, параметры решетки, электропроводность и термо-эдс

Аннотация

В последние годы значительно возрос интерес к тройным и четверным соединениям с участием редкоземельных элементов, а также меди, сурьмы и висмута, обладающих более широким спектром физических свойств. Благодаря ценным физическим свойствам они стали перспективными исследовательскими объектами современного материаловедения. Целью работы было исследование свойств синтетических аналогов минерала наффильдита с участием редкоземельных элементов.

Синтез образцов проводили из тройных сульфидов (в случае получения Cu₂LaSb₃S₇, Cu₂CеSb₃S₇, Cu₂PrSb₃S₇ и Cu₂NdSb₃S₇) сплавлением в запаянных, предварительно откачанных до остаточного давления 10–3 мм рт. ст. кварцевых ампулах при 950-1100 К в течение 8 часов. Остальные сурьма и висмутсодержащие аналоги из-за перитектического характера образования синтезированы через шихты (2Cu+Ln+3Sb(Bi)+7S) из особо чистых элементов. После завершения реакции проводили гомогенизирующий отжиг в течение месяца при 600-700 К в зависимости от состава. Полученные образцы исследовали методами дифференциально-термического, рентгенофазового и
микроструктурного анализов, а также измерением микротвердости и определением плотности.

Методами прямого синтеза из элементов или из лигатуры CuSbS₂(CuBiS₂) и LnSbS₃(LnBiS₃) синтезированы соединения типа Cu₂LnSb₃S₇ или Cu₂LnBi₃S₇ (Ln– редкоземельный элемент). Установлено, что они изоструктурны, кристаллизуются в орторомбической сингонии и относятся к структурному типу наффильдита Pb₂Cu(Pb, Bi) Bi₂S₇. Соединения Cu₂LaSb₃S₇, Cu₂PrSb₃S₇ и Cu₂NdSb₃S₇ плавятся конгруэнтно при 975, 985 и 1015 К соответственно, а все остальные
образуются по перитектической реакции.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Рейхан Агаева, Азербайджанский государственный педагогический университет, пр. Г. Гаджибекли, 68, Баку AZ1000, Азербайджан

к. х. н., доцент, Азербайджанский государственный педагогический университет (Баку, Азербайджан).

Шарафат Гаджиага оглы Мамедов, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

доктор PhD по химии, доцент, с. н. с., институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Ф. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана (Баку, Азербайджан).

Дильбар Самед Аждарова, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

д. х. н., институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Ф. Нагиева
Национальной академии наук азербайджана (Баку, Азербайджан).

Валида Мурад Рагимова, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

к. х. н., институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Ф. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана (Баку, Азербайджан).

Озбек Мисирхан Алиев, Институт катализа и неорганической химии им. М. Нагиева Национальной Академии Наук Азербайджана, пр. Г. Джавида, 113, Баку Az1143, Азербайджан

д. х. н., профессор, институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Ф. Нагиева Национальной академии наук Азербайджана (Баку, Азербайджан).

Литература

Rustamov P. G., Aliev O. M., Eynullaev A. V., Aliev I. P. Chalcolanthanates of rare elements. Moscow: Nauka Publ., 1989. 238 p. (In Russ.)

Levine B. F., Bethea C. G., Lambrcht Y. G., Robbins M. Nonlinear optical properties of Zn3AgInS3 and Zn5AgInS7. IEEE Journal of Quantum Electronics. 2013;40(2): 258–259. https://doi.org/10.1109/JQE.1973.1077477

Frumar M., Kalat, Norak J. Growth and some physical properties of semiconducting CuPbSbS3 crystals. Journal of Crystal Growth. 2011;62(3): 239–244. https://doi.org/10.1016/0022-0248(73)90011-0

Kohatsu I., Wuensch B. J. The crystal structure of nuffieldite, Pb2Cu(Pb, Bi)Bi2S7. Zeitschrift fur Kristallographie B. 1973;138: 343–365. https://doi.org/10.1524/zkri.1973.138.1-4.3435

Kohatsu I., Wuensch B. J. The crystal structure of aikinite, PbCuBiS3. Acta Crystallographica Section B. 1975;27(7): 1245–1252. https://doi.org/10.1107/S0567740871003819

Orlova A. Yu., Gainov R. R., Duglav A. V., Penkov I. N. Electronic structure and indirect spin-spin interactions in bournonite (CuPbSbS3) according to antimony NQR data. Letters to ZhETF. 2013; 97(7): 479 –484. (In Russ.). Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20920410

Petrova I. V., Kaplunnik L. N., Bortnikov N. S., et al. Crystal structure of synthetic robinsonite. Doklady Academii Nauk. 1978;241(1): 88–90. (In Russ.). Availableat: http://www.mathnet.ru/links/25023945c613505eda5b0c048a6f26b7/dan41834.pdf

Petrova I. V., Kuznetsova A. I., Belokoneva E. L., et al. On the crystal structure of boulangenite. Doklady Academii Nauk. 1979;242(20): 337–340. (In Russ.). Available at: http://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=d an&paperid=41989&option_lang=rus

Petrova I. V., Bortnikov N. S., Pobedimskaya E. A., Belov N. V. Crystal structure of a new synthetic Pb, Sb sulfosalt. Doklady Academii Nauk. 1979;244(3): 607–609. (In Russ.). Available at: http://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=dan&paperid=42281&option_lang=rus

Pobedimskaya E. A., Kaplunnik L. N., et al. Crystal chemistry of sulfides. Results of science and technology. Ser. Crystal chemistry. Moscow: 1983;17: 61–62. (In Russ.)

Kostov I., Mincheva-Stefanova I. Sulfide minerals. Moscow: Mir Publ.; 1984. 229 p. (In Russ.)

Eliseev A. A., Kuzmicheva G. M. On the implementation of the law of simple constant multiple ratios in the crystal chemistry of chalcogenides of rare earth elements. Journal of Inorganic Chemistry. 1979;24(1): 68–73. (In Russ.)

Agaeva R. M., Kasumov V. A., Aliev O. M. Synthesis and X-ray diffraction characterization of Cu2LnSb3S7 (Ln = La, Nd). Inorganic Materials. 2002;38: 645–646. https://doi.org/10.1023/A:1016219820562

Agaeva R. M., Aliev O. M. State diagrams of CuBiS2–LnBiS3 (Ln = La, Nd) systems. Inorganic Materials. 2005;41: 920–922. https://doi.org/10.1007/S10789-005-0237-3

Gasimov V. A., Gasimova G. N., Aliev O. M. Synthesis and X-ray diffraction characterization of FeNdSbS4, an analog of berthierite. Inorganic Materials. 2004;40: 1095–1096. https://doi.org/10.1023/b:inma.0000046476.39031.ae

Aliev O. M., Azhdarova D. S., Ragimova V. M., Maksudova T. F. Synthesis and physicochemical properties of the lanthanum-containing analogue of the berthierite mineral FeSb2S4. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2018;63: 383–386. https://doi.org/10.1134/S0036023618030026

Aliev O. M., Azhdarova D. S., Agaeva R. M., Maksudova T. F., Mamedov Sh. G. Phase relations along the Cu2S (Sb2S3, PbSb2S4, Pb5Sb4S11)–PbCuSbS3 joins in the pseudoternary system Cu2S-PbS-Sb2S3 and physical properties of (Sb2S3)1-x (PbCuSbS3)x solid solutions. 2018;54: 1199–1204. https://doi.org/10.1134/S0020168518120014

Alieva R. A., Bayramova S. T., Ragimova V. M., Aliev O. M., Bagieva M. Phase diagrams of the CuSbS2–MeS (Me – Sb, Eu, Yb) systems. Inorganic Materials. 2010;46: 703–706. https://doi.org/10.1134/S0020168510070022

Bayramova S. T., Bagieva M. R., AgapashaevaS. M., Aliev O. M. Phase relations in the CuAsS2–MS (M — Pb, Eu, Yb) systems. Inorganic Materials. 2011;47: 231–234. https://doi.org/10.1134/S0020168511030046

Bayramova S. T., Bagieva M. R., Aliev O. M. Synthesis and properties of structural analogs of the mineral bournonite. Inorganic Materials. 2011;47: 345–348. https://doi.org/10.1134/S0020168511040054

Babanly M. B., Yusibov Yu. A., Abyshov V. T. Three-component chalcogenides based on copper and silver. Baku: BSU Publ.; 1993. 341 p. (In Russ.)

Lazarev V. B., Berul S. I., Salaov A. V. Triple semiconductor connections in AI-BV-CVI systems. Moscow: Nauka Publ.; 1982. 150 p. (In Russ.)

Rzaguluyev V. A., Kerimli O. Sh., Azhdarova D. S., Mamedov Sh. G., Aliev O. M. Phase equilibria in Ag8SnS6–Cu2SnS3 и Ag2SnS3–Cu2Sn4S9 systems. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2019;21(4): 544–551. (In Russ., abstract in Eng.). https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2365