Пилипенко Анастасія Олегівна Синтез та властивості ВТНП сполук в системі Ln - Ba - Cu - O

Краткое описание

Пилипенко Анастасія Олегівна, асистент кафедри ме­дичної та загальної хімії Національного медичного уні­верситету імені О. О. Богомольця МОЗ України: «Синтез та властивості ВТНП сполук в системі Ln - Ba - Cu - O» (02.00.01 - неорганічна хімія). Спецрада Д 26.001.03 у Ки­ївському національному університеті імені Тараса Шевчен­ка МОН України

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
Пилипенко Анастасія Олегівна
УДК 546.43`56`64+538.945
ДИСЕРТАЦІЯ
СИНТЕЗ ТА ВЛАСТИВОСТІ ВТНП СПОЛУК В СИСТЕМІ Ln-Ba-Cu-O
02.00.01 – неорганічна хімія
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
(Пилипенко А.О.)
Науковий керівник Неділько Сергій Андрійович, доктор хімічних наук,
професор
Київ – 2019

ЗМІСТ
стор.
АНОТАЦІЯ ……………………………………………………………… 2
Перелік умновних скорочень…………………………………………… 21
ВСТУП ................................................................................................ 22
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРНИХ ДАНИХ................................... 29
1.1. Дослідження високотемпературних надпровідних
купратів……………………………………………………
29
1.2. Найважливіші методи синтезу ВТНП в системі
Ln-Ba-Cu-O ………..……………………………………… 33
1.3. Заміщення у фазі Y-123..…….…………………………...
38
1.4. Дослідження фази Y-358 …………………...…..………… 42
1.5. Дослідження фази Y-257………………………………….. 60
1.6. Короткі висновки………………………………………….. 63
РОЗДІЛ 2 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА …………………… 65
2.1. Аналіз вихідних речовин..………………………………... 65
2.2. Обґрунтування вибору методів синтезу сполук………... 67
2.3. Методика експериментів…………………………………. 68
2.4. Методи дослідження …..………………………………… 76
2.4.1. ІЧ-спектроскопічні дослідження………………………… 76
2.4.2. Термічні дослідження…………………………………….. 76
2.4.3. Рентгенофазові та рентгеноструктурні дослідження…… 76
18
2.4.4. Дослідження за допомогою скануючого електронного
мікроскопу…………………………………………………. 77
2.4.5. Дослідження електрофізичних властивостей…………….
77
2.4.6.
Визначення оксигенового індексу за допомогою
йодеметрії…..……………………………………………… 79
2.4.7.
Розрахунок розмірів частинок за допомогою
рентгенофазового аналізу………………………………... 82
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ РОДОНАЧАЛЬНОЇ ФАЗИ Y-123 В
СИСТЕМІ Ln-Ba-Cu-O ………………………………… 83
3.1. Синтез та властивості твердих розчинів
Y1-xBixBa2Cu3O7-δ (0 ≤ x ≤ 0,25)………………………… 83
3.2. Кристалічна структура Y1-xBixBa2Cu3O7-δ (x=0; 0,05; 0,1;
0,15; 0,2; 0,25)…………………………………………….. 94
3.3. Висновки до розділу 3.......................................................... 96
РОЗДІЛ 4. СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СПОЛУК: Y-358, Ln-358
(Ln= Ln=Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho)……………………….. 97
4.1. Дослідження надпровідної фази Y3Ba5Cu8O18+δ……......
97
4.1.1. Оптимізація умов синтезу Y3Ba5Cu8O18+δ..........................
97
4.1.2. Залежність надпровідних властивостей та кисневої
нестехіометрії зразків Y-358 від методу їх
синтезу……...........................................................................
104
19
4.1.3. Особливості морфології надпровідного купрату
Y3Bа5Cu8O18-δ синтезованого різними методами………. 107
4.1.4. Кристалічна структура Y3Bа5Cu8O18-δ
115
4.2.
Дослідження заміщених зразків в системі
Ln3Ba5Cu8O18-δ (Ln= Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho)…………. 117
4.2.1. Синтез заміщених зразків……………………………….
117
4.2.2. Закономірності впливу радіусу елементів у фазі Ln-358
на їх кисневий індекс та електричні властивості………. 129
4.2.3. Розмір зерен та морфологічні характеристики
надпровідних фаз Nd-358, Sm-358, Eu-358, Gd-358….. 138
4.3. Висновки до розділу 4…………………………………...
144
РОЗДІЛ 5. СИНТЕЗ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ Y2Ba5Cu7Oх ТА
ЗАМІЩЕНИХ ЗРАЗКІВ Ln2Ba5Cu7Oх (Ln=Nd, Sm, Eu,
Gd, Dy, Ho)………………………………………………..
147
5.1. Дослідження надпровідного купрату Y2Ba5Cu7Oх………. 147
5.1.1. Дослідження процесів синтезу та фазоутворення
надпровідного купрату Y2Ba5Cu7Oх…………………….. 148
5.1.2. Вивчення електрофізичних властивостей та
встановлення кисневого індексу для фазиY2Ba5Cu7Oх… 154
5.1.3. Особливості морфології для фази Y2Ba5Cu7O15-δ……….
157
5.1.4. Кристалічна структура Y2Ba5Cu7O15-δ…………………… 158
5.2. Дослідження зразків в системі Ln2Ba5Cu7Oх…………….
160
5.2.1. Дослідження процесів синтезу та фазоутворення Ln-257
20
(Ln= Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho)…………………………….. 160
5.2.2. Дослідження електричних властивостей та
встановлення вмісту оксигену для зразків в ряду
Ln2Ba5Cu7Oх (Ln=Nd, Sm, Eu, Gd)………………………..
167
5.3. Висновки до розділу 5…………………………………..
170
ВИСНОВКИ……………………………………………………………… 172
Список використаної літератури………………………………………... 174

Список литературы

ВИСНОВКИ
1. Встановлено оптимальний метод синтезу для ВТНП сполук в системі LnBa-Cu-O, а саме золь-гель технологія.
2. Вперше, за допомогою трьох методів синтезу: ТФ, СОГ і ЗГ, синтезовано
Y3Ba5Cu8O18+δ. Твердофазним та золь-гель методами одержано
складнооксидні купрати фазвого складу: Ln3Ba5Cu8O18+δ (Ln: Nd, Sm, Eu,
Gd, Dy, Ho), Y2Ba5Cu7Ox та Y2Ba5Cu7Ox (Ln: Nd, Sm, Eu, Gd). За
допомогою класичного керамічного методу синтезовано зразки фазового
складу – Y1-xBixBa2Cu3O7-δ (0≤х≤0,25).
3. Для зразків – Y1-xBixBa2Cu3O7-δ (0≤х≤0,25) встановлено, що тверді розчини
утворюються при значеннях х=0’0,1. Результати досліджень показали, що
зразки мають перовськітоподібну структуру з деформованою
орторомбічною коміркою, а заміщення Y на Вi призводить до
неоднорідності фазової структури, але суттєво не погіршує надпровідні
властивості.
4. Досліджено, що в зразках складу Y3Ba5Cu8O18+δ, фаза Y-358
кристалізуються в орторомбічній сингонії (пр. гр. Pmm2). РФА
підтвердив однофазність ЗГ-зразку, на відміну, від двох інших зразків.
Досліджено морфологію частинок за допомогою трьох методів: СЕМ,
розрахунками за Формулою Шеррера та Вильямсона-Холла та
встановлено такі результати: розмір частинок залежить від методу
синтезу, однак порівняно вузький розподіл за розмірами в межах одного
методу синтезу зберігається, значення мікродеформації кристалічної
решітки для зразків зростає в ряду: ЗГ-зразок–ТФ-зразок – СОГ-зразок.
5. Визначено, що для більшості зразків складу Ln3Ba5Cu8O18+δ основна
надпровідна фаза Ln-358 кристалізуються в орторомбічної сингонії (пр.
гр. Pmm2). Показано, що зразки з орторомбічною сингонією мають Тс
вище температури кипіння рідкого азоту. Зразок Gd-358, синтезований
золь-гель технологією має вище Тс за Y-123 та знаходиться в межах
похибки зі значенням Тс для Y-358.
173
6. Визначено, що полікристалічні зразки Y2Ba5Cu7Ox містять домішкову
фазу BaCuO2. Визначені температури переходу в надпровідний стан,
становлять: 85 К – для ТФ-зразка та 86 К-для ЗГ- зразка, що є вищими за
Тс деяких фаз в родині Ln-Ba-Cu-O.
7. Встановлено, що аналогічно до фази Y-257, фази - Eu-257, Gd-257
кристалізуються в орторомбічній сингонії (пр. гр. Pmm2), проте для
зразків Nd-257 та Sm-257 основна фаза кристалізується в тетрагональній
сингонії з просторовою групою P4/mmm. Визначено, що температура
переходу в надпровідний стан для зразку Gd-257 навіть вище, ніж Y-257 і
становить 93 К, що є вищою, ніж для фази Y-123.