Взаємодія компонентів у системах Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Zn, Mg} та споріднених до них (фазові рівноваги, кристалічна структура сполук та їх властивості)

8. Солоха П., Зелінська О. Рентгенівське дослідження неперервного ряду твердих розчинів TbCu-TbZn // Сучасні питання матеріалознавства, Харків, 9 - 13 вересня 2003. - Р. 103.

9. Солоха П., Зелінська О., Павлюк В., Піетзонка К., Харбрехт Б. Кристалічна структура, магнітні та електричні властивості сполуки Tb₂Cu_2.27Mg_0.73 // Львівські хімічні читання - 2005, Львів, 25 - 27 травня 2005. - Н3.

10. Solokha P., Zelinska O., Dmytriv G. Investigation of the Tb-Cu-Zn ternary system at 400 °C // XI th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Czкstochowa (Poland), 29 May - 1 June 2005. - P 42, P. 66.

11. Pavlyuk V., Prochwicz W., Solokha P., Zelinska O., Marciniak B., Rуїycka-Sokoіowska E. Investigation of the Ce-Cu-Zn ternary system at 400 °C // XI th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Czкstochowa (Poland), 29 May - 1 June 2005. - P 28, P. 52.

12. Solokha P., Pavlyuk V., Saccone A., De Negri S., Prochwich W., Marciniak B., Rуїycka-Sokoіowska E. The new structure type TbCu₉Mg₂: an ordered variant of the CeNi₃ type // IX International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv (Ukraine), 20 - 24 September 2005. - P49, P. 81.

13. Solokha P., Pavlyuk V., Tedenac J.-C. X-ray investigation of TbNi_5ч1,1Zn_0ч3,9 solid solution // XII th International Seminar on Physics and Chemistry of Solids, Lviv (Ukraine), 28 - 31 May 2006. - P. 128.

14. Solokha P., Pavlyuk V.V., Tedenac J.-C. Constitutional properties of Tb-Ni-Zn and Tb-Fe-Mg ternary systems at 400 °C // XXXIII JEEP, Villeurbanne (France), 28 - 30 March 2007, P. 31.

15. Pavlyuk V., Solokha P., Tarasiuk I., Dmytriv G., Paul-Boncour V. New ternary phases from the Rare Earth-Transition Metal-Magnesium system // Львівські хімічні читання - 2007, Львів, 30 травня - 1 червня 2007. - H16.

16. Dorogova M., Paul-Boncour V., Pavlyuk V., Solokha P. Structural and hydrogenation properties of RE-M-Mg // Colloque 2007 Matйriaux, Mйcanique, Microstructure, Paris (France), 19 June 2007. - P16.

17. Pavlyuk V., Solokha P., Marciniak B., Paul-Boncour V. New ternary compounds from the Ce?Mg?Zn system // X International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv (Ukraine), 17 - 20 September 2007. - P40, P. 64.

18. Solokha P., Pavlyuk V., De Negri S., Saccone A., Zelinska O. Constitutional properties of the Tb?Cu?Mg system at 400 °C // X International Conference on Crystal Chemistry of Intermetallic Compounds, Lviv (Ukraine), 17 - 20 September 2007. - O3, P. 15.

19. Pavlyuk V., Solokha P., Tarasiuk I., Dmytriv G., Zavaliy I., Paul-Boncour V. The structural and electrochemical properties of hydrogen storage electrode alloys from R-Mg-M systems (R-rare earth and M - transition metals) // X International Conference ICHMS'2007, Sudak (Ukraine), 22 - 28 September 2007. - Р. 70-71.

АНОТАЦІЯ

Солоха П.Г. Взаємодія компонентів у системах Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Zn, Mg} та споріднених до них (фазові рівноваги, кристалічна структура сполук та їх властивості). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 - неорганічна хімія. - Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2008.

На основі результатів рентгенофазового, рентгеноструктурного та мікроструктурного аналізів побудовано ізотермічні перерізи діаграм стану систем Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Mg, Zn}, La-Ni-Zn при 400 єС, Ce-Cu-Zn при 200 єС у повному концентраційному інтервалі. В досліджених та споріднених системах методами порошку та монокристалу підтверджено існування семи відомих та знайдено 47 нових тернарних сполук. Для 37 ІМС визначено кристалічні структури (серед них серія ізоструктурних сполук RCu₉Mg₂). Знайдені сполуки належать до 17 структурних типів, п'ять з яких є новими: La₇Ni₂Zn, TbCu₉Mg₂, TbCuMg₄, Tb₂Ni₂Mg₃, TmCu_4,40Mg_0,76. Встановлено різні види спорідненості структур нових тернарних ІМС з відомими структурними типами.

В результаті вивчення залежності магнітної сприйнятливості від температури і кривих намагнічення виявлено, що сполука TbCu₉Mg₂ є парамагнетиком, Tb₂Cu₂Mg ? феромагнетик (Т_С=80 К), а TbNiZn, Tb₂Ni₂Zn₁₅, Tb₂Ni₂Mg₃ та Tb₃Ni₂Mg₂₀ ? антиферомагнетики (T_N=13, 45, 47 та 18 К відповідно). В усіх сполуках магнітні властивості зумовлені присутністю атомів Тербію (Tb³⁺). За допомогою електрохімічних досліджень випробувано інтерметаліди LaCu₉Mg₂, LaNi₉Mg₂ та TbNi₉Mg₂ як анодні матеріали для хімічних джерел струму. Для них характерна висока розрядна ємність (до 320 мА·год/г), електроди легко активуються, що дозволяє використовувати їх у реальних джерелах струму.

Ключові слова: рідкісноземельні метали, Магній, Цинк, фазові рівноваги, кристалічна структура, гомологічна серія, магнітна сприйнятливість, електрохімічне гідрування.

SUMMARY

Solokha P.G. Interaction of the components in Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Zn, Mg} ternary systems and related to them (phase equilibria, crystal structure and physical properties of compounds). - Manuscript.

Thesis for a degree of Candidate of Sciences in Chemistry. Speciality 02.00.01 - Inorganic Chemistry. - Ivan Franko National University of Lviv, Lviv, 2008.

The isothermal sections (400 єС or 200 єС) of Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Mg, Zn}, La-Ni-Zn, Ce-Cu-Zn phase diagrams in the whole concentration range were constructed by means of X-ray phase, X-ray structural and microstructure analyses. The existence of 7 known and 47 new ternary phases was found in these systems. The crystal structure of 37 compounds (among them the isostructural series RCu₉Mg₂) was studied by means of X-ray single crystal and powder diffraction methods. Investigated compounds belong to 17 structure types; five of them represent new structure types: La₇Ni₂Zn, TbCu₉Mg₂, TbCuMg₄, Tb₂Ni₂Mg₃, TmCu_4,40Mg_0,76. Crystallochemical relations of novel compounds with known structure types were established.

The magnetic susceptibility vs. temperature and magnetization curves was studied for some intermetallics. It was determined, that TbCu₉Mg₂ is a Curie-Weiss paramagnet, Tb₂Cu₂Mg is a ferromagnetic (Т_С=80 К), TbNiZn, Tb₂Ni₂Zn₁₅, Tb₂Ni₂Mg₃ and Tb₃Ni₂Mg₂₀ are antiferromagnetics (T_N=13, 45, 47 та 18 К, respectively). The presence of terbium atoms (Tb³⁺) causes magnetic properties of these compounds. Electrochemical testing of LaCu₉Mg₂, LaNi₉Mg₂ and TbNi₉Mg₂ as anode materials in batteries was performed. They possess high discharge capacities (up to 320 mA·h/g), alloy electrodes exhibit a good activation rate, that make possible to adopt them in batteries.

Keywords: rare-earth metals, magnesium, zinc, phase equilibria, crystal structure, homologous series, magnetic susceptibility, electrochemical hydrogenation.

АННОТАЦИЯ

Солоха П.Г. Взаимодействие компонентов в системах Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Zn, Mg} и родственных (фазовые равновесия, кристаллическая структура соединений и их свойства). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.01 - неорганическая химия. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2008.

В диссертации приведены результаты исследования взаимодействия компонентов в тройных системах Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Mg, Zn}, La-Ni-Zn, Ce-Cu-Zn, определения кристаллических структур новых интерметаллидов, изучены магнитные свойства шести соединений, протестировано некоторые составы в качестве анодных материалов в реальных химических источниках тока.

Образцы для исследования получали разными методами: электродуговой плавкой в атмосфере очищенного аргона с дальнейшим гомогенизационным отжигом при 400 єС, индукционной плавкой компонентов (предварительно запаянных в танталовые контейнеры), нагреванием шихты металлов в корундовых тиглях, запаянных в вакуумированных кварцевых ампулах. Кристаллические структуры синтезированных соединений определяли методом монокристалла (дифрактометры Xcalibur Oxford Diffraction, IPDS Stoe, ДАРЧ?1, Mo K-излучение) и порошка (дифрактометры ДРОН-2.0, Fe K-излучение, HZG-4a, Bruker D8 Advance и Philips X'Pert, Cu K-излучение). Расчеты, связанные с расшифровкой и уточнением кристаллических структур, проводились с использованием программ SHELX-97 (метод монокристалла) и FOX, FULLPROF (метод порошка).

На основании данных рентгенофазового, рентгеноструктурного и микроструктурного анализов построены изотермические сечения диаграмм состояния систем Tb-{Fe, Ni, Cu}-{Mg, Zn}, La-Ni-Zn при 400 єС, Ce-Cu-Zn при 200 єС в полном концентрационном интервале. В исследованных и родственных системах подтверждено существование семи тройных и найдено 47 новых фаз. Для 37 соединений определено кристаллические структуры (в том числе для изоструктурной серии RCu₉Mg₂). Изученные соединения кристаллизируются в 17 структурных типах, пять из них - представители новых структурных типов: La₇Ni₂Zn, TbCu₉Mg₂, TbCuMg₄, Tb₂Ni₂Mg₃, TmCu_4,40Mg_0,76. Проанализированы кристаллохимические связи новых соединений с известными структурными типами.

На основе анализа изотермических сечений диаграмм состояния тройных систем РЗМ?d-Me?Mg, Zn установлено схожие и различные признаки. Все системы характеризируются образованием большого числа соединений, большинство из них находятся вблизи линии эквиатомного соотношения РЗМ/(Mg, Zn) на диаграмме состояния, хотя кристаллические структуры ИМС Цинка отличаются от ИМС такой же стехиометрии с Магнием. Отличительной чертой систем РЗМ?d-Me?Mg можно считать присутствие множества фаз точечного состава, а для систем РЗМ?d-Me?Zn ? фаз с областями гомогенности значительной протяжённости в тройной области.

В результате изучения зависимости магнитной восприимчивости от температуры и кривых намагниченности установлено, что соединение TbCu₉Mg₂ - парамагнетик, Tb₂Cu₂Mg ? ферромагнетик (Т_С=80 К), а TbNiZn, Tb₂Ni₂Zn₁₅, Tb₂Ni₂Mg₃ и Tb₃Ni₂Mg₂₀ ? антиферромагнетики (T_N=13, 45, 47 и 18 К соответственно). Во всех случаях магнитные свойства вызваны присутствием атомов Тербия (Tb³⁺). С помощью электрохимических исследований протестировано интерметаллиды LaCu₉Mg₂, LaNi₉Mg₂ и TbNi₉Mg₂ в качестве анодных материалов для химических источников тока. Им свойственна высокая разрядная ёмкость (до 320 мА·час/г), электроды легко активируются, что позволяет использовать их в реальных источниках тока.

Ключевые слова: редкоземельные металлы, Магний, Цинк, фазовые равновесия, кристаллическая структура, гомологическая серия, магнитная восприимчивость.

Размещено на Allbest.ru