ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОМ ХИМИИ, 2007, том 52, № 12, с. 2108-2110
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИИ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК 541.1233+666.11.01
СТЕКЛООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ П20-Та205-Те02
© 2007 г. В. В. Сафонов, В. Н. Цыганков
Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова
Поступила в редакцию 30.11.2006 г.
В системе Ы20-Та205-Те02 определены границы области существования стекол. Изучены электрофизические и спектральные свойства стекол и кристаллических материалов.
Теллуритные стеклообразные и кристаллические материалы обладают интересными свойствами, которые широко используются в оптике [1-7], электротехнике, электронной технике [8-14] и в производстве целого ряда специальных стекол.
В настоящем сообщении представлены результаты исследования стеклообразования в системе Ь120-Та205-Те02 в области, богатой оксидом теллу-ра(ТУ).
Границы областей существования прозрачных стекол определяли по методике [15, 16] путем отливки расплава на подогретую до 200-250°С металлическую поверхность с последующим отжигом в муфельной печи. Скорость понижения температуры составляла 6-8 град/ч. Наличие или отсутствие кристаллов в отливках устанавливали визуально при помощи поляризационного микроскопа типа МИН-8.
Спектры пропускания в области частот 100013000 см-1 записывали на спектрометре 8ресоМ 61 МИ. Образцы стекол готовили в виде полированных пластин толщиной 2 мм.
Электрофизические свойства стекол исследовали методом измерения электросопротивления, который показал высокую чувствительность при изучении свойств образцов и твердофазных взаимодействий в оксидных системах [17-20]. Измерения электросопротивления холоднопрессованных образцов (давление прессования 200 МПа) проводили на постоянном и переменном (1000 Гц) токе с помощью омметра типа Щ-30 и цифрового Ь, С, Я-изме-рителя Е 7-8. Для измерения использовали ячейку коаксиального типа, изготовленную из нержавеющей стали, в которую запрессовывали порошкообразный образец. Навеска материала составляла 2.0-2.5 г. Ошибка измерения электросопротивления не превышала 10%. Температуру фиксировали
с помощью потенциометра ПП-63. Датчиком служила стандартная хромель-алюмелевая термопара. Скорость изменения температуры - 2.5 град/мин.
В работе использовали карбонат лития квалификации "х. ч.", оксиды тантала(У) и теллура(ГУ) марки "х. ч." и "ос. ч. 7-4" соответственно. Для удаления адсорбированной влаги исходные соединения прокаливали при температуре 200-300°С в течение 1 ч и хранили в эксикаторе.
В двойных системах Ы20-Те02 и Та205-Те02 в интервалах концентраций 65.1-87.8 мол. % [16, 21-23] и 82.7-98 мол. % [24] соответственно установлено существование стекол. В системе Ы20-Та205 стекло-образования не отмечено [25-27].
Изучение системы Ы20-Та205-Те02 позволило сделать вывод, что при охлаждении расплавов, составы которых лежат в области, богатой диоксидом теллура (более 65 мол. %), образуются стекла. Границы области стеклообразования показаны на рис. 1 и характеризуются координатами (мол. %): 0-30 Ь20, 0-17 Та205, 70-97 Те02.
Для выявления возможности использования тел-луритных стекол в качестве светофильтров со смещающейся границей пропускания в ближней ИК-области спектра были синтезированы образцы стекол и сняты их ИК-спектры пропускания.
Анализируя ИК-спектры (рис. 2) синтезированных стекол, можно отметить, что граница области оптического пропускания смещается в зависимости от состава стекла. В интервале от 0.8 до 2.8 мкм коэффициент пропускания для образцов стекол 2 и 3 составляет 20 и 35%. Следует отметить, что в рассматриваемых спектрах наблюдаются две полосы поглощения: при 2.8-3.25 и 4.25 мкм, которые характерны для валентных колебаний гидроксильных групп со средней (3.25 мкм) и сильной (4.25 мкм) во-
2108
СТЕКЛООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМЕ Li20-Ta205-Te02
2109
Та20
2^5
\ 30
Li2O 10
60 70 мол. %
80 90 Те02
0.8 1.25 1.5
100 --г-
% 50
§ 40
й 30
м
£ 20 к
2.0 2.5 3 4 5 6 X, мкм
~1-1-1-1-1-г
а 10 0
-0—1-
-1
Рис. 1. Область стеклообразования в системе Ы20-Та205-Те02.
дородными связями. В указанных областях спектра коэффициент пропускания снижается до 5%.
Таким образом, рассмотренные теллуритные стекла прозрачны как в видимой, так и в ближней ИК-области спектра.
13000 8000 6000 4000 2000 V, см
Рис. 2. ИК-спектры пропускания стекол 2 и 3 системы Ы20-Та205-Те02 (составы стекол приведены в таблице).
По температурным зависимостям рк = у(7) определены некоторые электрофизические характеристики (коэффициент температурной чувствительности В, температурный коэффициент электросопротивления а, энергия активации электропроводности АЕ) стекол и кристаллических образцов. Расчет характеристик проводили по формулам, представленным в [14]. Результаты приведены в таблице.
Полученные данные указывают на перспективность применения стекол системы Ь120-Та205-Те02 в качестве термочувствительных материалов температурных датчиков и устройств.
Электрофизические свойства стеклообразных и кристаллических образцов системы Li2O-Ta2O5-TeO2
Состав, мол. % р^ Ом м Температурный интервал 573-723 К
п2о Та205 Те02 300°С В, К -а, %К АЕ, эВ
№ образца
1
2 3
5.0 10.0 15.0
Материал - стекло
5.0 10.0 10.0
90.0 80.0 75.0
1.2 х 104 1.8 х 104 2.4 х 104
25000-30700 12800-22700 13000-15800
5.3-5.7 2.7-4.3 3.2-3.4
Материал - кристаллический
2.1-2.6
1.1-1.9
1.2-1.4
4 15.0 15.0 70.0 3.2 х 104 17500-21000 4.2-4.4 1.4-1.6
5 25.0 15.0 60.0 3.1 х 104 21000-25300 4.4-5.6 1.8-2.2
ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 52 < 12 2007
2110
САФОНОВ, ЦЫГАНКОВ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Овчаренко Н.В, Яхкинд А.К. // Оптико-мех. промышленность. 1968. № 3. С. 47.
2. Яхкинд А.К. // Структура и физико-химические свойства неорганических стекол. Л.: Химия, 1974. С. 63.
3. Заявка № 56-88844, Япония. 1981. МКИ5 С 03 С 3/12, С 03 С 3/30.
4. Полухин ВН. // Физ. и хим. стекла. 1982. Т. 8. С. 338.
5. Заявка № 62-128946, Япония. 1987. МКИ5 С 03 С 3/16, С 03 С 4/00.
6. Сафонов В В., Смирнова Т В, Баяндин Д.В., Овчаренко Н.В. // Журн. неорган. химии. 1991. Т. 36. № 1. С. 234.
7. Сафонов В В. // Журн. неорган. химии. 2003. Т. 48. № 4. С. 650.
8. Bergman JG., Boyd G.D., Ashkin A, Kurts S.K. // J. Ap-pl. Phys. 1969. V. 40. № 7. P. 2860.
9. Чеблукова Б.В., Ермоленко Н.Н., Манченко З.Ф. Исследования в области физической химии и технологии стекла и ситаллов. Сб. научн. тр. ГосНИИстек-ла. М., 1982. С. 97.
10. Горбенко В.М., Кудзин А.Ю., Садовская Л.Я. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1983. Т. 19. № 2. С. 295.
11. Sunandana C.S., Kumaraswami T. // J. Non-Cryst. Solids. 1986. V. 85. № 1-2. Р. 247.
12. Сафонов В В., Чабан Н.Г., Цыганков В Н., Одинцов К.Ю. А. с. № 1351894, СССР. МКИ4 С 03 С 3/12 // Бюл. изобр. 1987. № 42. С. 77.
13. Маслов В.Л., Мельник Е.С., Горячее Ю.М. и др. А. с. № 1622304, СССР. МКИ5 С 03 С 3 // Бюл. изобр. 1991. № 3. С. 74.
14. Шефтель И Т. Терморезисторы. Л.: Наука, 1973. 416 с.
15. Зломанов В.П., Тананаева О.И., Новоселова А.В. // Журн. неорган. химии. 1960. Т. 5. № 7. С. 1632.
16. Яхкинд А.К. Стеклообразное состояние. Т. 3. Вып. 4. Минск: ИНТИ Госкомитет СМ БССР по координации научно-исследовательских работ, 1964. С. 50.
17. Цыганков ВН. А. с. № 1221565, СССР. МКИ3 G 01 N 25/02 // Бюл. изобр. 1986. № 12. С. 204.
18. Сафонов В В. // Журн. неорган. химии. 1994. Т. 39. № 3. С. 506.
19. Сафонов В В., Чабан Н.Г. // Журн. неорган химии. 1994. Т. 39. № 7. С. 1202.
20. Сафонов В В., Цыганков ВН., Гаврилова С В. // Журн. неорган. химии. 1998. Т. 43. № 8. С. 1381.
21. Imaoka M, Satake I. // Inst. Industr. Sci. Univ. Tokyo. 1957. V. 9. № 2. P. 505.
22. Vögel W, Bürger H, Müller F. u. a. // Silikattechnik. 1974. B. 25. № 6. S. 205.
23. Vogel W. Glaschemie. Leipzig, 1979. 434 s.
24. Bart J, Petrini G. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1980. B. 455. S. 51.
25. Лапицкий А.В, Симаков Ю.П. // Вестн. МГУ. Сер. матем., механ., астроном., физ., химия. 1954. № 2. С. 69.
26. Reisman A. // J. Phys. Chem. 1962. V. 66. № 1. Р. 15. 26. Яхкинд А.К, Мартыщенко Н С. // Изв. АН СССР.
Неорган. материалы. 1970. Т. 6. № 8. С. 1459.
ЖУРНАЛ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 52 < 12 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.