Исследование в системе GaS-BaS

12. Kirik S.D., Dubkov A.A., Dubkova S.A., Sharonova O.M., Anshits A.G. X-ray powder diffraction and t.p.d, study of SO2 adsorption on type Y zeolite // J. Zeolites. - 1992. - Vol.12, N 3. - P. 292-298.

13. Shor A.M., Rubaylo A.I. IR spectroscopic study of SO2 adsorption on modified Y zeolites // J. Mol. Struct. - 1997. - Vol. 410-411. - P.133-136.

14. Allen S.J., Ivanova E., Koumanova B. Adsorption of sulfur dioxide on chemically modified natural clinoptilolite. Acid modification // J. Chem. Eng. -2009. - Vol.152, N 2-3. - P.389-395.

15. Demirbas A. Adsorption of Sulfur Dioxide from Coal Combustion Gases on Natural Zeolite // J. Energy Sources, Part A. - 2006. - Vol.28, N 2-3. -1329-1335.

16. Deo A.V. and Dalla Lana I. G. Infrared Studies of the Adsorption and Surface Reactions of Hydrogen Sulfide and Sulfur Dioxide on Some Aluminas and Zeolites // J. of Catalysis. - 1971. - Vol. 21, № 3. - P. 270-281.

17. Liu Ya., Bisson T.M., Yang H., Xu Zh. Recent developments in novel sorbents for flue gas clean up // J. Fuel Process. Techn. - 2010. - V. 91, N 10. - P. 11751197.

18. http://www.epa.gov/acidrain/effects /surface_water.html.

19.Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Изд. 4-е, доп. и пер. - М.: Химия, 1974. - 408 с.

20. Шаронова О.М. Закономерности адсорбции и центры локализации молекул диоксида серы на высококремнистых цеолитах. Автореферат дисс.канд.хим.наук, Красноярск, 1992.

21. С.Е. Когтев, П.В. Блохин, Н.В. Касандров, А.С. Борисенко. Извлечение диоксида серы из газовых выбросов аминосодержащими сорбентами. ЖПХ. 1999. Т. 72. Вып. 10., с. 1682-1684.

22. Honghong Yi, Zhixiang Wang, Haiyan Liu and others. Adsorption of SO2, NO and CO2 an Ac-tivited Carbons: Equilibrium and Thermodynamics // Chemical Engineering data, 2014. 59. 1556-1563.

23. Т.Л. Ракитская, Л.А. Раскола, Т.А. Киосе, А.В. Ярчук, А.С. Коротко. Адсорбционные и защитные свойства модифицированного цеолита относительно диоксида серы. Вюник ОНУ. Хiмiя. 2014. Том 19, вип. 1(49), 52-58.

ИССЛЕДОВАНИЕ В СИСТЕМЕ GAS-BAS

Ягубов Н.И.

доктор химических наук, профессор, Бакинский государственный университет, химический факультет, Баку

Алиев О.А.

кандидат химических наук, доцент, Бакинский государственный университет, химический факультет, г. Баку

Аллазова Х.В. магистр, химического факультета Бакинский государственный университет, г. Баку

Гусейнова Г.А. кандидат химических наук, доцент, Бакинский государственный университет, химический факультет, г. Баку

Джафарова Е.К. кандидат химических наук, доцент, Бакинский государственный университет, химический факультет, г. Баку

INVESTIGATION IN GATE-CATE SYSTEM

Yagubov N.

Doctor of Chemical Sciences,Professor, Baku State University, Department of Chemistry, Baku

Aliyev O.

Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, Baku State University, Department of Chemistry, Baku

Allazova Kh. Master, Department of Chemistry Baku State University, Baku Huseynova H. Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, Baku State University, Department of Chemistry, Baku

Cafarova E.

Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, Baku State University, Department of Chemistry, Baku

АННОТАЦИЯ

Проанализирована система GaS-BaS и построена ее фазовая диаграмма. Определено, что фазовая диаграмма системы является квазибинарный 1386°K и характеризуется образованием BaGaS2, который плавится инконгруэнтно при на основе первичных компонентов. Установлено, что твердый раствор существует в ограниченном пространстве. На основании анализа микроструктуры очевидно, что при комнатной температуре 1,5 мол.% BaS растворяется в GaS, тогда как в расчете на химическое соединение BaS площадь твердого раствора составляет 2,0 мол.% GaS. На основе рентгенофазового анализа найден тип кристаллов соединения BaGaS2 и рассчитаны его параметры кристаллический ячейки. BaGaS2 кристаллизуется в тетрагональной кристаллической системе с параметрами ячейки: a = 8,05А; с = 7,12А, Z = 3, ppik = 4,77 • 103 кг / м3; ср. = 4,78 • 103 кг / м3, пространственная группа I4 / мм.

ABSTRACT

The GaS-BaS system is analyzed and its phase diagram is constructed. It was determined that the phase diagram of the system is quasibinary 1386 ° K and is characterized by the formation of BaGaS2, which melts incon-gruently on the basis of primary components. It is established that a solid solution exists in a limited space. Based on the analysis of the microstructure, it is obvious that at room temperature 1.5 mol.% BaS dissolves in GaS, while based on the chemical compound BaS, the area of the solid solution is 2.0 mol.% GaS. Based on x-ray phase analysis, the type of crystals of the BaGaS2 compound was found and its crystal cell parameters were calculated. BaGaS2 crystallizes in a tetragonal crystal system with cell parameters: a = 8.05,0; с = 7.12 A, Z = 3, Ipik - 4.77 • 103 kg / m3; Wed = 4.78 • 103 kg / m3, space group I4 / mm.

Ключевые слова: эвтектика, квазибинарность, микротвердость, твердый раствор.

Keywords: eutectic, quasibinarity, microhardness, solid solution.

Халькогениды кальция и полученные на их основе тройные фазы относятся к перспективным веществам для разработки люминесцентных и фотоэлектрических материалов. Твердые растворы халькогенидов кальция и галлия проявляют люминесцентные свойства, представляющие практический интерес [3-8]. При взаимодействии халькоге-нидов щелочноземельных металлов с халькогени-дами галлия образуются трехкомпонентные соединения и твердые растворы, которые должны сохранять свойства исходных бинарных соединений и в то же время иметь более выраженные комплексные свойства.

Соединение система GaS-BaS ожидаются в качества люминесцентных материалов при легирование их элементами РЕ, и особенно их монокристаллы считаются перспективными для лазеров с переменной длиной волны в видимой области.

Синтез системы сплавов GaS-BaS состоит из компонентов GaS и BaS, которые синтезируются при температуре около 1280-1300°К в кварцевой ампуле. Процесс синтеза проводится в две стадии: на первой стадии смесь нагревают до1200°К и поддерживают ту же температуру в течение тридчити часов. На втором этапе температуру повышают до 1400°К и синтезируют в течение трех часов [1, 2].

Сплавы, которые богаты соединением GaS, имеют тенденцию показывать темно-коричневый цвет, а сплавы, которые богаты соединением BaS, имеют тенденцию показывать темно-пепельный цвет. Сплавы, богатые соединением GaS, устойчивы к воздействию воздуха и воды. Они имеют тенденцию хорошо растворяться в минеральных растворителях. С другой стороны, сплавы, которые богаты соединением BaS, неустойчивы к воздуху, они могут поглощать влагу из воздуха и изменять свой внешний вид в процессе.

Для гомогенизации системы GaS-BaS сплавы выдерживают в течение до 1100°K часов при температуре до 1200°K, которая термически обрабатывает сплавы. Затем система GaS-BaS сплавов анализируется физико-химическими методами анализа и строятся фазовые диаграммы. Система GaS-BaS является квазибинарный трёхкомпонентных систем Ba-Ga-S и характеризуется использованием перте-тического соединения и ограниченным разбавлением компонентов. В этой системе компоненты составляют трехкомпонентное соединение BaGaS2 в соотношении 1: 1 и инконгруэнтно плавятся при 1386° K.

M + BaS ~BaGaS2

Система GaS-BaS была изучена с помощью дифференциального термического анализа (ДТА), дифракции рентгеновских лучей (XRD), микроструктурного анализа, измерений плотности и микротвердости.

Кривые ДТА были получены при скорости нагревания 8°С/мин на низко регенерационном термическом анализаторе NTR-73. Дифракционные картины были получены на рентгеновском дифрак-тометре D2PHASER с CuKa-излучением. Значения микротвердости определяли на микротвердомере Thixomet Smart Drive при нагрузках вдавливания, выбранных после измерений микротвердости для каждой из присутствующих фаз. Микроструктуру сплавов исследовали на микроскопе МИМ-8. Секции славы сплавов травили смесью 1:2 концентрированной HNO3 и H2O2. ДТА, микроструктурный анализ, рентгеноструктурный анализ, данные по микротвердости и плотности были использованы для составления фазовой диаграммы T-X системы GaS-BaS (рис. 1).

г, 0с

Рис. 1 Фазовая диаграмма состояния системы GaS-BaS

Твердый раствора на основе Ба8 составляет 1,5, а на основе раствора GaS составляет 2,0 мол. %. А его граница представлена прерывистыми линиями. Соединение Бава82 образует эвтектику с моно сульфидом галлия, и его координаты составляют 20% мол. Ба8, его температура плавления составляет 1386°К

Треугольник Таммана должен быть собран, чтобы найти точное местоположение эвтектики. Для выяснения существования соединения Бава82 был проведен рентгенофазовый анализ.

По результатам рентгенофазового анализа рассчитанное расстояние между плоскостями и интенсивность дифракционного максимума сравниваются с соединением Бава82 и первичными компонентами. На дифрактограмме соединения Бава82, определенные дифракционные максимумы отличаются от первичных компонентов на основе разницы между плоскостями и интенсивностью.

Определено, что Бава82 кристаллизуется в тетрагональной сингонии, с параметрами ячейки: а = 8,05А; с = 7,12А, Ъ = 3, рр* = 4,77 • 103 кг / м3; ср. = 4,78 • 103 кг / м3, пространственная группа 14 / мм.

Во время измерения микротвердости в системе, она имеет тенденцию показывать три разных значения. От шести сотен до семи сотен значений МПа представляют твердый раствор альфа, полученный из соединения GaS, (1680-1160) значения МПа представляют прочность соединения Бава82, в то время как значения микротвердости (18001860) представляют твердый раствор бета, который является сделано из соединения Ба8.

Жидкости системы GaS-BaS получают из наклона альфа-твердого раствора, когда жидкость выделяется в первом процессе кристаллизации, и

наклона бета-раствора в равновесии монотипов. Смесь альфа-фазы и соединений Бава82 кристаллизуется в точке двойной эвтектики, ее состав составляет 20 мол. % Ба8 при 750 °С. В интервале концентраций Ба8 2,5-50 мол. %. Вниз по линии со-лидуса двухфазные сплавы (а + Бава82) и в интервале концентраций СаТе 50-98 мол. % Двухфазные сплавы (а + Бава82) выпадают в осадок.

Таким образом, проанализирована система ва8-Ба8 и построена ее фазовая диаграмма. Определено, что фазовая диаграмма системы является квазибинарный и характеризуется образованием Бава82. Бава82 плавится инконгруэнтно при1386°К по основным компонентам установлено, что твердый раствор существует в ограниченном пространстве.

Монокристаллы соединения Бава82 были сначала выращены с помощью химического транспорта паров с йода в качестве транспортного агента, но такие кристаллы были непригодны для измерения физических свойств, поэтому мы получили монокристаллы соединения Бава82 с помощью Бриджман-Стоксбаргера. Эти монокристаллы использовались в электрических измерениях. На рис.2 показан график температурная зависимость электропроводимости соединения Бава82. Данные демонстрируют собственную проводимость с энергией активации Б = 2,42еУ.

На рисунке 3 представлена Люкс-Амперная характеристика электропроводимости соединение Бава82 при комнатной температуре при приложенном напряжении 100 В.

Рис. 2. Температурная зависимость электропроводимо- Рис.3. Люкс-Амперная характеристика сти соединение BaGaS 2 соединение BaGaS2

При низкой интенсивности света существует только один тип уровня рекомбинации между ква-зиферми -уровнями, который имеет идентичные сечения захвата для электронов и дырки. тип уровня слишком глубокий, чтобы его можно было рассматривать как уровень рекомбинации.

Тройные соединения BaGaS2 и твердые растворы на их основе проявляют сильно люминесцентные свойства. При добавлении 0,01-0,05 мол. % Редкоземельных элементов (Ей, Се, Gd, Т^ Sm, №) в сплав BaGaS2 и твердые растворы на их основе эффективность свечения возрастает в 5-8 раза. Спектры фотолюминесцентных кристаллов Ba-GaSe2 сняты при возбуждении кристалла лазерным излучением средней мощности возбуждения кристалла лазерным излучением средней мощности 0,8 Бм.

Длинноволновый край спектра фотолюминесценции кристалла BaGaS2 формируется рекомбинации экситонов. Энергия экситонного пика составляет 2,34 эВ. Интенсивность излучения экситонной излучательной рекомбинации изменяется квадратично с интенсивностью возбуждающего лазерного излучения.

Учитывая, что энергия фотонов лазерного излучения составляет 2,67 эВ, то можно предположить, что возбуждение неравновесных электронов происходит за счет двух фотонов поглощения. Наблюдаемые пики в спектрах фотолюминесценции в области высоких энергий подтверждают достоверность этого предположении.

Литература

1. N.I. Yagubov, I.I. Aliyev, C.A. Veliyev, Ali Riza "Liquidus surface projection for the CaTe-In-Te quasi-ternary system" Journal of Alloys and Compounds 619 (2015) 319-324.

2. Медведева З.С., Гулиев Т.Н. Селениды индия //Журн. неорган. химии. 1965. Т.1. № 12.с.2128-2133.

3. Peters T.E., Baqlio J.A. Luminescence and structural properties of Tiogallade phose and Eu+2 actti-vated phosphers. Part // Elektrochem. Soc. 1972.V.119. № 2. C.230-233.

4. Peter, M.; Westcott, M.; Pugliese, V. Optical band gap measurement of BaAl2S4: Eu thin films. In Proceedings of the 12th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence & 2004 International Conference on the Science and Technology of Emissive Displays, Toronto, Canada, September , Materials 2010, 3 2874

5. Коломиец Б.Т., Рывкин С.М. фотоэлектрические свойства сульфида и селенида индия. // ЖТФ. - 1974. - № 19. - С. 2041-2046.

6. Белоцкий Д.П., Бабюк П.Ф., Демянчук Н.В. Физико- химические исследование систем In2Se3 VI-A2VB3VI. Сб. Низкотемпературные термоэлектрические материалы. - Ки- шинев, 1970. - С. 2935. 5.

7. Jabbarov R., Musayeva N., Scholz F., Wunderer T., Preparation and optical properties of Eu2+ doped CaGa2S4-CaS composite bicolor phosphor for white LED // Phys. Status Solidi A-Appl. Mat. 2009. V.206. p. 287-292.

8. Jianjun Ding, Bin Hong, Zhenlin Luo, Song-Sun, Mesoporous Monoclinic CaIn2S4 with Surface Nanostructure: An Efficient Photocatalyst for Hydrogen Production under Visible Light // J. Phys. Chem. C, 2014. V.118. № 48. p. 27690-2769.