Зарядовый критерий стабильности смешанных магнийсодержащих пирохлоров

Abstract

Экспериментально определена концентрационная область стабильности ма г н и йс оде рж а щ и х п и р ох лор ов на о снове т а н т а лат а висм у т а ( Bi 2+ x Mg1+ yTa 2 - yO9-δ, –0.11≤x≤0.325, –0.01≤y≤0.20). На основе экспериментальных данных выявлены условия формирования смешанных пирохлоров, содержащих ионы двухвалентных элементов (типа Mg(II)) в октаэдрических позициях Ta(V). Показано, что фазовочистые пирохлоры образуются в случае вакантной, на величину 37–22.5 ат.%, подрешетки висмута, а степень замещения ионами магния катионов октаэдрической подрешетки Ta(V) ограничивается интервалом 33–40 %. Показано, что ионы магния(II) в пределах 4–6 ат.% распределяются в позиции висмута. Установлено, что на степень замещения ионов октаэдрической подрешетки не влияет степень вакантности подрешетки висмута. Показано, что условие соблюдения допустимого замещения ионов Ta(V) равносильно требованию достижения среднего заряда катионов B октаэдрической подрешетки B2O6 величине +4. По всей видимости, это второй фактор (зарядовый фактор) сохранности структуры пирохлора, равносильный геометрическому фактору толерантности, и пригодный для прогнозирования области гомогенности смешанных пирохлоров

The concentration stability region of magnesium- containing pyrochlores based on bismuth tantalate (Bi2+xMg1+yTa2-yO9-δ, –0.11≤x≤0.325, –0.01≤y≤0.20) was experimentally determined. On the basis of experimental data the conditions for the formation of mixed pyrochlores containing ions of divalent elements (Mg(II) type) in Ta(V) octahedral positions were defined. It was shown that phase- pure pyrochlores are formed in the case of a vacant, by 37–22.5 at.%, bismuth sublattice, and the degree of substitution by magnesium ions of cations of the Ta(V) octahedral sublattice is limited to the interval 33–40 %. It was demonstrated that magnesium(II) ions within 4–6 at.% are distributed in the bismuth position. It was found that the degree of substitution of the octahedral sublattice ions is not affected by the degree of the bismuth sublattice vacancy. It was shown that the condition of observing the permissible substitution of Ta(V) ions is equal to the requirement of achieving the average charge of B cations of the B2O6 octahedral sublattice to the value +4. Apparently, this is the second factor of pyrochlore structure preservation, equal to the tolerance factor, suitable for predicting the homogeneity region of mixed pyrochlores