1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 8, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 8, стр. 878-887

Структура и поведение при нагревании фосфатов лантаноидов, полученных методами прямого осаждения и гидротермального синтеза

А. К. Корытцева 1, *, А. И. Орлова 1, А. А. Атопшев 1, В. А. Турченко 2, А. И. Бескровный 2, А. А. Мурашов 1, А. В. Нохрин 1

1 Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
603022 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, Россия

2 Объединенный институт ядерных исследований
141980 Московская обл., Дубна, ул. Жолио-Кюри, 6, Россия

* E-mail: koak@mail.ru

Поступила в редакцию 09.12.2022
После доработки 06.07.2023
Принята к публикации 18.07.2023

Аннотация

Методами прямого осаждения из кислых растворов получены фосфаты со структурой минерала монацита – NdPO4, GdPO4, твердый раствор La0.3Nd0.5Sm0.1Eu0.1PO4, моделирующий состав фракции РАО, и YbPO4, кристаллизующийся в структуре ксенотима. В гидротермальных условиях получены кристаллогидраты NdPO4·0.67Н2О со структурой минерала рабдофана и YbPO4 со структурой ксенотима. Размер областей когерентного рассеяния порошков варьируется от 13 до 65 нм, морфология и размер порошков зависят от способа синтеза. При нагревании до 1170 K порошки сохраняют свой фазовый состав. Средние значения коэффициентов теплового расширения при 900 К находятся в интервале (5.6–9.6) × 10–6 K–1, что позволяет отнести исследуемые материалы к классу среднерасширяющихся.

Ключевые слова: лантаноиды, фосфаты, монацит, рабдофан, ксенотим

Список литературы

  1. Orlova A.I., Ojovan M.I. Ceramic Mineral Waste-Forms for Nuclear Waste Immobilization // Materials. 2019. V. 12. № 16. P. 2638. https://doi.org/10.3390/ma12162638

  2. Clavier N., Podor R., Dacheux N. Crystal Chemistry of the Monazite Structure // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. № 6. P. 941–976.https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.12.019

  3. Cuney M., Mathieu R. Extreme Light Rare Earth Element Mobilization by Diagenetic Fluids in The Geological Environment of the Oklo Natural Reactor Zones, Franceville basin, Gabon // Geology. 2000. V. 28. № 8. P. 743–746.

  4. Montel J.-M., Razafimahatratra D., Ralison B., Parseval P., Thibault M., Randranja R. Monazite from Mountain to Ocean: A Case Study from Trolognaro (Fort-Dauphin), Madagascar // Eur. J. Mineral. 2011. V. 23. P. 745–757. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2011/0023-2149

  5. Ewing C., Weber W.J., Clinard F.W. Radiation Effects in Nuclear Waste Forms for High-Level Radioactive Waste // Progr. Nucl. Energy. 1995. V. 29. № 2. P. 63–127.https://doi.org/10.1016/0149-1970(94)00016-Y

  6. Heuser J., Bukaemskiy A.A., Neumeier S., Neumann A., Bosbach D. Raman and Infrared Spectroscopy of Monazite-Type Ceramics Used for Nuclear Waste Conditioning // Progr. Nucl. Energy. 2014. V. 72. P. 149–155. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2013.09.003

  7. Dellen J., Kegler P., Gatzen C., Schreinemachers C., Shelyug A., Klinkenberg M., Navrotsky A., Bosbach D. Structural and Thermodynamic Mixing Properties of La1–xNdxPO4 Monazite-Type Solid Solutions // J. Solid State Chem. 2019. V. 270. P. 470–478.https://doi.org/10.1016/j.jssc.2018.11.040

  8. Terra O., Clavier N., Dacheux N., Podor R. Preparation and Characterization of Lanthanum–Gadolinium Monazites as Ceramics for Radioactive Waste Storage // New J. Chem. 2003. V. 27. № 6. P. 957–967. https://doi.org/10.1039/B212805P

  9. Neumeier S., Arinicheva Y., Clavier N., Podor R., Bukaemskiy A., Modolo G., Dacheux N., Bosbach D. The Effect of the Synthesis Route of Monazite Precursors on the Microstructure of Sintered Pellets // Progr. -Nucl. Energy. 2016. V. 92. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.pnucene.2016.07.011

  10. Potanina E., Golovkina L., Orlova A., Nokhrin A., Boldin M., Sakharov N. Lanthanide (Nd Gd) Compounds with Garnet and Monazite Structures. Powders Synthesis by “Wet” Chemistry to Sintering Ceramics by Spark Plasma Sintering // J. Nucl. Mater. 2016. V. 473. P. 93–98.

  11. Abraham M.M., Boatner L.A., Quinby T.C., Thomas D.K., Rappaz M. Preparation and Compaction of Synthetic Monazite Powders // Radioactive Waste Management. 1980. V. 1(2). P. 181–191.

  12. DIFFRAC.EVA. Release 2011. Copyright Bruker AXS 2010, 2011. Version 2.0. www.bruker-axs.com.

  13. Kraus W., Nolze G. POWDER CELL – a Program for the Representation and Manipulation of Crystal Structures and Calculation of the Resulting X-ray Powder Patterns // J. Appl. Crystallogr. 1996. V. 29. P. 301–303.

  14. Mooney R.C.L. X-ray Diffraction Study of Cerous Phosphate and Related Crystals. I. Hexagonal Modification // Acta Crystallogr. 1950. V. 3. P. 337.

  15. Perriere L., Bregiroux D., Naitali B., Audubert F., Champion E., Smith D.S., Bernache-Assollant D. Microstructural Dependence of the Thermal and Mechanical Properties of Monazite LnPO4 (Ln = La to Gd) // J. Eur. Ceram. Soc. 2007. V. 27. P. 3207–3213.

  16. Han J., Wang Y., Liu R., Fan W. Theoretical and Experimental Investigation of Xenotime-type Rare Earth Phosphate REPO4, (RE = Lu, Yb, Er, Y and Sc) for Potential Environmental Barrier Coating Applications // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 13681.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал