Порошки дефектного оксида пирохлора ABi2Ta5O16 в псевдобинарных системах BiTaO4–ATa3O8 (A = Na, Tl) готовили твердофазным методом. Структурные исследования показали, что все оксиды кристаллизуются в кубической системе с пространственной группой Fd3m, параметр решетки «а» определяли методом уточнения Ритвельда. Для систематических исследований по уплотнению порошков образцы прессовали одноосным давлением в таблетки; оптимизированы температура спекания, время выдержки и скорость нагрева. Для исследования структуры и морфологии синтезированных порошков и спеченных материалов применялись методы, в том числе рентгеноструктурный, ИК-рамановский, МЭП, дилатометрия. Диэлектрические характеристики, относительная диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери (tgδ), определенные при комнатной температуре, сравнимы с характеристиками других пирохлоров.
Введение
Среди оксидов металлов соединения с общей формулой A2B2O6O0, где A и B — разные виды катионов с разными степенями окисления (например, A3+ B4+ или A2+ B5+), а O и O0 — анионы, представляют собой семейство фаз, изоструктурных минеральному пирохлору (NaCa ) (NbTa)O6F/(OH). Структура пирохлора обладает кубической симметрией с пространственной группой (Fd3m, Oh7), №. 227 и количество формульных единиц (Z = 8). Четыре кристаллографически неэквивалентных вида атомов: атомы A, B, O и O0 занимают позиции 16d, 16c, 48f и 8b соответственно. Меньшие катионы B (16c) шестикоординированы и расположены в искаженном октаэдре, образованном шестью ионами кислорода O (48f). Более крупные катионы A (16d) восьмикоординированы, расположены внутри искаженного кубического полиэдра, образованного шестью O (48f) и 2 O’ (8b). Структурная формула часто записывается как B2O6A2O', что подчеркивает, что устройство состоит из двух взаимопроникающих сетей вершинно-связанных октаэдров (B2O6), имеющих общие углы, и купритоподобного тетраэдра A2O' [1].

Эта последняя сетка не является существенной для стабильности структуры, и, следовательно, структура пирохлора допускает наличие вакансий в позициях A и O0, что дает дефектный пирохлор с формулой A2-x□xB2O6O0 1-y□' y, что приводит к различной стехиометрии от AB2O6 до A2B2O6O'. Известно, что дефекты пирохлора типа АВ2О6 образуются в том случае, когда катион А представляет собой крупный одновалентный металл, такой как Cs+, Rb+, Tl+ или K+ [2]. Занятость позиции катионами А в дефектном пирохлоре является вставочной, поскольку структурные соображения показывают, что в дополнение к позициям 16d и 8b существует еще одна возможная позиция (32е), в зависимости от размера, заряда и поляризуемости катиона А, либо полная, либо частичная. Возможна оккупация любого из трех участков. Исследования показали, что ионы A в RbTa2O5F занимают позиции 8b, тогда как в TlNb2O5F катионы Tl делокализованы из идеальной позиции 16d и статистически занимают позиции 32e [2]. Смешанные оксиды пирохлора имеют множество технологических применений благодаря широкому спектру свойств (электрические, диэлектрические, магнитные, магниторезистивные, оптические, электрокаталитические и т. д.), а также могут использоваться в качестве электролитов или анодных материалов для топливных элементов с твердым электролитом (ТОТЭ) и фиксаторов радиоактивных отходов из-за их кислородной нестехиометрии и распределения катионов в структуре [1]. В последнее время пирохлоры на основе Bi в тройных системах Bi2O3–ZnO–M2O5 (X = Sb, Ta и Nb) вызвали большой интерес исследователей благодаря их относительно низким температурам спекания и отличным диэлектрическим свойствам [3, 4, 5]. Некоторые соединения пирохлора, встречающиеся в системе A2O–Bi2O3–M2O5 (A = Ag, Na, K, Tl и M = Nb, Ta), являются привлекательными кандидатами для термостабильных диэлектрических применений с малыми потерями и высокой диэлектрической проницаемостью [6].
………………
Выводы
Порошки дефектного оксида пирохлора NaBi2Ta5O16 (A = Na, Tl) получены твердофазным методом и охарактеризованы методами РФА, ИК и КР спектроскопии. Оба материала кристаллизуются в кубической кристаллической решетке с пространственной группой Fd3m. Инфракрасные полосы и полосы комбинационного рассеяния, наблюдаемые для этих составов, согласуются со спектрами комбинационного рассеяния, ожидаемыми для дефектных пирохлоров, ABB’O7-x. Морфология спекаемой керамики свидетельствует о хорошем уплотнении материалов. Диэлектрические проницаемости образцов находятся в диапазоне 107–110 вместе с отрицательным температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Диэлектрические потери (tgδ) соединения NaBi2Ta5O16 максимальны в зависимости от температуры и частоты, это явление связано с диэлектрической релаксацией. Энергия активации Ea и время релаксации τo, соответствующие этому явлению, оказались равными 0,16 эВ и 0,6·10 13 с соответственно. Такие диэлектрические и электрические свойства делают соединение NaBi2Ta5O16 привлекательным для применения в керамических конденсаторах и резонаторах.