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Ruddlesden-Popper型锆酸盐、钛酸盐化合物形成和稳定性研究进展

2020年04月10日 04时21分26秒浏览次数:1390设置

         Ruddlesden-Popper(以下简称RP)四方钙钛矿共生结构化合物是钙钛矿单元和盐层单元沿c轴方向交替排列形成,化学通式是(AO)(ABO3)n,其中A多为碱土金属离子Ca2+Sr2+Ba2+等,B为半径较小的高价离子如Zr4+Ti4+Mn5+等。由于钙钛矿结构组成单元中的氧八面体[BO6]具有较大的改性能力,能够通过掺杂等方法获得不同的性能,同时具有RP结构的锆酸盐、钛酸盐中氧八面体[BO6]BZrTi)在ab平面内共顶点相连、无限伸展,在c轴方向每隔n个层就被1(AO)盐层分开,如此交替堆垛使得应用结构演变设计功能材料成为可能。

1. 具有不同n值的RP型锆酸锶化合物的结构示意图

 

     近年来,RP型层状结构电介质材料优良的电磁性能、微波性能、铁电性能被不断报道,人们尝试应用结构演变规律,设计并合成具有不同n值的RP结构化合物,以获得具有不同功能的材料。最近,广东省电子功能材料与器件重点实验室龚伟平教授带领的研究团队研究了RP型锆酸盐Srn+1ZrnO3n+1功能材料在25℃时的形成焓,报导了Srn+1ZrnO3n+1的形成难易程度与氧八面体层数n之间的关系,该项工作对于设计、合成其它n值的化合物具有重要意义,相关研究成果发表在美国陶瓷学会期刊J. Am. Ceram. Soc. 2019, 103:1-11


2 化合物Srn+1ZrnO3n+1 (n= 3, 2, 1)相对于二元氧化物的形成焓和形成熵与n的关系。-■- (黑色black online), 表示实验测量的形成焓;-●- (红色), 表示热力学计算得到的形成焓;-▲- (蓝色) , 计算得到的形成

     该团队之前研究了RP型钛酸盐Can+1TinO3n+1的形成及稳定性,其在25℃时的形成焓、形成熵与氧八面体层数n的关系与Srn+1ZrnO3n+1相似(见J. Am. Ceram. Soc. 20181011361–1370)。这两项目工作的开展对于预测其它RP型结构化合物的热物理化学性质以及形成、稳定性具有重要启示。


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