ТОО «Институт проблем
комплексного освоения недр»
+7 7212 41-45-20 Ру En
Главная - Новости

ТОО "ИПКОН" реализует научно-технические проекты за 2021 - AP09259070

AP09259070. Фундаментальные исследования низкотемпературных термодинамических функций и электрофизических свойств титанатов лантаноидов иттриевой подгруппы

Актуальность: Титанаты лантаноидов, кристаллизующиеся в кубической структуре пирохлора, также обладают рядом перспективных свойств, и изучаются с различных аспектов достаточно длительное время. Однако ряд физико-химических характеристик титанатов тяжелых лантаноидов иттриевой подгруппы, в которую, в частности, входят тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций, остается недостаточно изученным. В данном проекте у этих титанатов к изучению предлагаются низкотемпературные термодинамические свойства, которые несут информацию о структурной организации соединений, а также электрофизические свойства, которые востребованы в электронной промышленности

Цель проекта: получение новых данных о теплоемкости, термодинамических функциях и электрофизических свойствах титанатов лантаноидов иттриевой подгруппы и физико-химическая интерпретация полученных результатов. Задачи проекта – исследование методами вакуумной адиабатической калориметрии и диэлькометрии соответствующих свойств образцов титанатов, подтвержденных методами рентгенофазового и микрозондового анализа

Ожидаемые и достигнутые результаты за 2021 г.:

№

 Ожидаемые результаты
Достигнутые результаты

1

 Будут выполнены синтез и исследование свойств образцов титанатов РЗЭ методами рентгенофазового и полнопрофильного анализа
Были выполнены синтез и исследование свойств образцов титанатов РЗЭ методами рентгенофазового и полнопрофильного анализа. Установлены параметры кристаллической структуры для синтезированных соединений лютеция, иттербия, тулия, эрбия, гольмия, диспрозия, тербия, соответствующие известным данным.

1.1

 Будет проведен синтез образцов титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия с контролем фазового состава
 Был проведен синтез образцов титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия с контролем фазового состава.
Исходные оксиды лютеция, иттербия, тулия, эрбия для синтеза подвергались дополнительной очистке путем термического разложения оксалатов исследуемых лантаноидов. Для этого исходные оксиды растворялись в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Из полученных растворов нитратов лютеция, иттербия, тулия, эрбия осаждались соответствующие оксалаты этих элементов путем добавления раствора щавелевой кислоты при охлаждении. Щавелевая кислота для осаждения предварительно подвергалась двойной перекристаллизации. На всех этапах приготовления оксалатов исследуемых элементов использовалась бидистилированная вода. Полученные оксалаты лантаноидов подвергались поэтапному термическому разложению в муфельной печи, при котором постепенно происходило удаление кристаллизационной воды, разложение оксалат-ионов с выделением углекислого газа и выгорание сажевых частиц углерода в образцах. В результате были получены высокочистые оксиды лютеция, иттербия, тулия, эрбия, использованные для синтеза их титанатов с контролем фазового состава.
Исходный высокочистый оксид титана перед синтезом прокаливался для удаления следов влаги. Для проведения твердофазного синтеза исходные оксиды титана и соответствующих лантаноидов брались в стехиометрических соотношениях, тщательно смешивались и подвергались высокотемпературному отжигу в несколько этапов с постепенным увеличением температуры при 600, 800 и 1250°С. После каждого этапа отжига образцы перетирались в агатовых ступках, и производился отбор проб для анализа на рентгеновском дифрактометре в целях контроля фазового состава при синтезе.

1.2

 Будет определена структура образцов титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия методом полнопрофильного анализа
 Была определена структура образцов титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия методом полнопрофильного анализа.
Полнота проведения синтеза титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия проверялась по исчезновению пиков исходных оксидов, появлению пиков целевых соединений и отсутствия пиков примесных фаз на рентгеновских дифрактограммах образцов. Для исследования кристаллической структуры синтезированных образцов итоговые рентгеновские дифрактограммы образцов, снятые с высоким угловым разрешением, использовались для проведения расчета и уточнения параметров кристаллической решетки и атомных позиций соединений по методу полнопрофильного анализа. Уточнение параметров структуры производилось в несколько последовательных этапов. На первом оптимизировались общие параметры дифрактограммы, определялись интенсивности пиков и вычитался фон. На втором этапе оптимизировались линейные параметры элементарной ячейки соединений, после чего подбирались параметры для формы пиков на дифрактограммах. На заключительном этапе оптимизировались координаты положений атомов в элементарной ячейке соединений. По результатам проведенных расчетов, титанат лютеция имеет значение параметра решетки а=10,013Å, титанат иттербия а=10,031Å, титанат тулия а=10,056Å, титанат эрбия а=10,074Å, что соответствует известным справочным данным.

1.3

 Будет проведен синтез образцов титанатов гольмия, диспрозия, тербия с контролем фазового состава
 Был проведен синтез образцов титанатов гольмия, диспрозия, тербия с контролем фазового состава.
Исходные оксиды гольмия, диспрозия, тербия для синтеза подвергались дополнительной очистке путем термического разложения оксалатов исследуемых лантаноидов. Для этого исходные оксиды растворялись в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Из полученных растворов нитратов гольмия, диспрозия, тербия осаждались соответствующие оксалаты этих элементов путем добавления раствора щавелевой кислоты в трехкратном избытке при охлаждении. Щавелевая кислота для осаждения предварительно подвергалась двойной перекристаллизации. На всех этапах приготовления оксалатов исследуемых элементов использовалась бидистилированная вода. Полученные оксалаты лантаноидов подвергались поэтапному термическому разложению в муфельной печи, при котором постепенно происходило удаление кристаллизационной воды, разложение оксалат-ионов с выделением углекислого газа и выгорание сажевых частиц углерода в образцах при температуре до 850°С. В результате были получены высокочистые оксиды гольмия, диспрозия, тербия, использованные для синтеза их титанатов с контролем фазового состава.
Исходный высокочистый оксид титана перед синтезом прокаливался для удаления следов влаги. Для проведения твердофазного синтеза исходные оксиды титана и соответствующих лантаноидов брались в стехиометрических соотношениях, тщательно смешивались и подвергались высокотемпературному отжигу в несколько этапов с постепенным увеличением температуры при 600, 800 и 1250°С. После каждого этапа отжига образцы перетирались в агатовых ступках, и производился отбор проб для анализа на рентгеновском дифрактометре в целях контроля фазового состава при синтезе.

1.4

 Будет определена структура образцов титанатов гольмия, диспрозия, тербия методом полнопрофильного анализа
 Была определена структура образцов титанатов гольмия, диспрозия, тербия методом полнопрофильного анализа.
Полнота проведения синтеза титанатов лютеция, иттербия, тулия, эрбия проверялась по исчезновению пиков исходных оксидов, появлению пиков целевых соединений и отсутствия пиков примесных фаз на рентгеновских дифрактограммах образцов. Для исследования кристаллической структуры синтезированных образцов итоговые рентгеновские дифрактограммы образцов, снятые с высоким угловым разрешением, использовались для проведения расчета и уточнения параметров кристаллической решетки и атомных позиций соединений по методу полнопрофильного анализа. Уточнение параметров структуры производилось в несколько последовательных этапов. На первом оптимизировались общие параметры дифрактограммы, определялись интенсивности пиков и вычитался фон. На втором этапе оптимизировались линейные параметры элементарной ячейки соединений, после чего подбирались параметры для формы пиков на дифрактограммах. На заключительном этапе оптимизировались координаты положений атомов в элементарной ячейке соединений. По результатам проведенных расчетов, титанат гольмия имеет значение параметра решетки а=10,104Å, титанат диспрозия а=10,128Å, титанат тербия а=10,150Å, что подтверждает строение полученных образцов.

Члены исследовательской группы

  • №
  • ФИО
  • Ученая степень
  • Scopus AuthorID
  • Web of Science (ResearcherID)
  • ORCID ID
  • 1
  • Бисенгалиева Мира Рахимовна
  • Д.х.н.
 https://orcid.org/0000-0002-7115-5232
  • 2
  • Хасен Болат Пешатулы
  • К.х.н.
  • 3
  • Гоголь Даниил Борисович
  • К.х.н.
 https://orcid.org/0000-0002-1319-5818
  • 4
  • Садырбеков Данияр Тлеужанович
  • К.х.н.
 https://orcid.org/0000-0002-3047-9142
  • 5
  • Кайкенов Даулетхан Асанович
  • PhD
 https://orcid.org/0000-0003-4621-7603
  • 6
  • Таймасова Шынар Толеукуловна
https://orcid.org/0000-0003-2619-183X

Публикации по проекту за 2021 год:

1) Sadyrbekov D.T., Bissengaliyeva M.R., Gogol D.B., Bekturganov N.S., Taimassova Sh.T. Heat capacity and ther-modynamic functions of Sr(La1-xLnx)2WO7 compounds doped with samarium and europium // Eurasian Chemico-Technological Journal. - 2021. - Vol. 23, No. 1. - P. 29-36. DOI: http://doi.org/10.18321/ectj1031.

Публикации членов исследовательской группы:

1) Бисенгалиева Мира Рахимовна, д.х.н., проф. - научный руководитель проекта;

Bissengaliyeva M.R., Zhakupov R.M., Knyazev A.V., Gogol D.B., Taimassova Sh.T., Balbekova B.K., Bekturganov N.S. Structure and calorimetric study of complex oxides based on lanthanum, tungsten, and alkaline earth elements MeLa2WO7 (Me = Mg, Ca, Sr, Ba) // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2020. - Vol. 142, No. 6. - P. 2287-2301. - http://doi.org/10.1007/s10973-020-09315-5 (IF2019 2.731, CiteScore percentile 71%).

Bissengaliyeva M.R., Gogol D.B., Bespyatov M.A., Taimassova S.T., Bekturganov N.S. Thermodynamic and magnetic properties of compounds in the system MeO-Nd2O3-Mo(W)O3 (Me = Mg, Ca, Sr) // Materials Research Express. - 2019. - Vol. 6, No. 10. - P. 106109. - http://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3ae3 (IF2019 1.929, CiteScore percentile 52%).

Bissengaliyeva M.R., Zhakupov R.M., Knyazev A.V., Gogol D.B., Taimassova Sh.T., Balbekova B.K., Bekturganov N.S. Structural characteristics and thermodynamic functions of compounds Ba(La1-xPrx)2WO7 (x from 0.005 to 0.05) // Journal of Chemical & Engineering Data. - 2019. - Vol. 64, No. 12. - P. 5398-5406. - http://doi.org/10.1021/acs.jced.9b00596 (IF2019 2.369, CiteScore percentile 73%).

Bissengaliyeva M.R., Taimassova Sh.T., Zhakupov R.M., Gogol D.B., Bekturganov N.S. Thermodynamic properties of pyrochlore-like rare earth triple oxides CaLa2MoO7 and MgLa2MoO7 // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2017. - Vol. 128, No. 1. - P. 491-500. - http://doi.org/10.1007/s10973-016-5865-0 (IF2019 2.731, CiteScore percentile 71%).

2) Хасен Болат Пешатұлы

Khassen B.P., Safonova I.Y., Yermolov P.V., Antonyuk R.M., Gurova A.V., Obut O.T., Perfilova A.A., Savinskiy I.A., Tsujimori T. The Tekturmas ophiolite belt of central Kazakhstan: Geology, magmatism, and tectonics // Geological Journal. - 2020. - Vol. 55, No. 3. - P. 2363-2382. - http://doi.org/10.1002/gj.3782 (IF2019 1.595, CiteScore percentile 70%)

Yermolov P.V., Khasen B.P., Antonyuk R.M., Makat D.K. Geodynamics and metallogeny of tekturmas ophiolite belt // News of National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. - 2019. - Vol. 6, No. 438. - P. 235-245. - http://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.175 (CiteScore 0.8, highest percentile 26%).

3) Гоголь Даниил Борисович

Gogol D.B., Sadyrbekov D.T., Bissengaliyeva M.R. Thermodynamic properties of europium-doped BaLa2WO7-based compounds // Russian Journal of Inorganic Chemistry. - 2020. - Vol. 65, No. 5. - P. 674-680. - http://doi.org/10.1134/S0036023620050101 (IF2019 0.940, CiteScore percentile 49%).

Bissengaliyeva M.R., Knyazev A.V., Bekturganov N.S., Gogol D.B., Taimassova Sh.T., Sukurov B.M., Smolenkov Y.Y., Tashuta G.N. Crystal structure and thermodynamic properties of barium–thulium bismuthate with perovskite structure // Journal of the American Ceramic Society. - 2013. - Vol. 96. - P. 1883-1890. - http://doi.org/10.1111/jace.12304 (IF2019 3.502, CiteScore percentile 85%).

Bissengaliyeva M.R., Gogol D.B., Taymasova Sh.T., Bekturganov N.S. Measurement of heat capacity by adiabatic calorimetry and calculation of thermodynamic functions of standard substances: copper, benzoic acid, and heptane (for calibration of an adiabatic calorimeter) // Journal of Chemical & Engineering Data. - 2011. - Vol. 56. - P. 195-204. - http://doi.org/10.1021/je100658y (IF2019 2.369, CiteScore percentile 73%).

4) Садырбеков Данияр Тлеужанович

Sadyrbekov D., Saliev T., Gatilov Y., Seilkhanov T., Askarova S. Spatial structure and antimicrobial activity of cyclopropane derivative of limonene // Natural Product Communications. - 2018. - Vol. 13, No. 4. - P. 387-388. - http://doi.org/10.1177/1934578x1801300401

Kulakov I.V., Shulgau Z.T., Turdybekov K.M., Turdybekov D.M., Sadyrbekov D.T. Synthesis, steric structure, and biological activity of 5-methyl-2-(morpholin-4-ylamino)-5,6-dihydro-4H-1,3-thiazin-4-one // Russian Journal of General Chemistry. - 2015. - Vol. 85, No. 2. - P. 467-471. - http://doi.org/10.1134/S1070363215020188

Sadyrbekov D.T., Ryazantsev O.G., Kenesov B.K., Raldugin V.A., Atazhanova G.A., Adekenov S.M. Spectral properties of methyl-2-cis-lachnophyllate // Chemistry of Natural Compounds. - 2006. - Vol 42, No. 4. - P. 493-494. - http://doi.org/10.1007/s10600-006-0191-6

5) Кайкенов Даулетхан Асанович

Yedrissov A.T., Aitbekova D.E., Tusipkhan A., Tateyeva A.B., Baikenova G.G., Baikenov M.I., Kaikenov D.A. TGA-Based Thermokinetics of High-Viscosity Oil Decomposition in the Presence of Nanocatalysts, Catalytic Additives, and Polymers // Petroleum Chemistry, 2021. - Vol. 61, No.4. - P. 431-437. - http://doi.org/10.1134/S0965544121050157

Toibek A.A., Rustembekov K.T., Kaikenov D.A., Stoev M. Synthesis and properties of double gadolinium tellurites // Bulletin of the Karaganda University Chemistry Series. - 2021. - No. 103(3). - P. 67-73. - http://doi.org/10.31489/2021CH3/67-73

Mustafin E.S., Kaikenov D.A., Pudov A.M., Omarov Kh.B., Karabekova D.Zh., Sarsenbaev B.Sh. X-ray diffraction study of the GdMIICoO3.5 (MII = Mg, Ca, Sr, Ba) cobaltites // Inorganic Materials. - 2016. - Vol. 52, No. 1. - P. 48-52. - http://doi.org/10.1134/S0020168515120080

6) Таймасова Шынар Толеукуловна

Bissengaliyeva M.R., Bekturganov N.S., Gogol D.B., Knyazev A.V., Smolenkov Y.Y., Taimassova Sh.T., Balbekova B.K., Babich B.P. Synthesis and structure investigation of ternary oxides based on molybdenum and lanthanum // Materials Chemistry and Physics.-2015. - Vol. 157. - P. 21-30. - http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.03.008 (IF2019 3.408, CiteScore percentile 77%).

Bissengaliyeva M., Gogol D., Bekturganov N., Taimassova S., Bespyatov M., Zhusipov A. Heat capacity and standard thermodynamic functions of the wulfenite PbMoO4 over the temperature range of (0 to 320)K // Journal of Chemical & Engineering Data. - 2011. - Vol. 56, No. 5. - P. 1941-1945. - http://doi.org/10.1021/je100950u (IF2019 2.369, CiteScore percentile 73%).