PL244549B1 - Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania - Google Patents

Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania Download PDF

Info

Publication number
PL244549B1
PL244549B1 PL440857A PL44085722A PL244549B1 PL 244549 B1 PL244549 B1 PL 244549B1 PL 440857 A PL440857 A PL 440857A PL 44085722 A PL44085722 A PL 44085722A PL 244549 B1 PL244549 B1 PL 244549B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
sub
yttrium
oxide
oxygen
solid solution
Prior art date
Application number
PL440857A
Other languages
English (en)
Other versions
PL440857A1 (pl
Inventor
Elżbieta Filipek
Mateusz Piz
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL440857A priority Critical patent/PL244549B1/pl
Publication of PL440857A1 publication Critical patent/PL440857A1/pl
Publication of PL244549B1 publication Critical patent/PL244549B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00—Compounds of vanadium
    • C01G31/006—Compounds containing vanadium, with or without oxygen or hydrogen, and containing two or more other elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C01G1/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00—Compounds of vanadium
    • C01G31/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/085—Vanadates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/67—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing refractory metals
    • C09K11/69—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing refractory metals containing vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7708—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/74—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by peak-intensities or a ratio thereof only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, według wynalazku, zawierający wanad, itr i tlen o ogólnym wzorze Y<sub>2-x</sub>V<sub>x</sub>O<sub>3+x</sub>, gdzie 0,00<x≤0,40, co oznacza, że tworzy się w zakresie stężeń jego składników od 0,00% do 20,00% molowych V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>. Zgłoszenie obejmuje też sposób wytwarzania substytucyjnego, ograniczonego roztworu stałego zawierającego wanad, itr i tlen, według wynalazku, polegający na mieszaniu, mieleniu tlenków itru i wanadu, który charakteryzuje się tym, że miesza się tlenek wanadu(V) w ilości nie większej niż 20,00% molowych oraz tlenek itru(III) w ilości co najmniej 80,00% molowych, przy czym suma zawartości V<sub>2</sub>O<sub>5</sub> i Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub> wynosi zawsze 100,00% molowych. Po czym, tak otrzymaną mieszaninę tlenków poddaje mieleniu w wysokoenergetycznym młynie planetarnym, kulowym przy obrotach 550 obrotów/minutę, w atmosferze powietrza przy stosunku mas mielników (materiał mielników - tlenek cyrkonu(IV)) do masy mieszaniny tlenków próbki (BPR) wynoszącym 20:1 korzystnie, w co najmniej dwóch etapach po trzy godziny każdy, przy czym po każdym etapie próbki ochładza się do temperatury pokojowej i rozciera, otrzymując produkt o ogólnym wzorze Y<sub>2-x</sub>V<sub>x</sub>O<sub>3+x</sub>, gdzie 0,00<x≤0,40.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych zawierający itr, wanad i tlen oraz sposób jego wytwarzania w podwójnym układzie tlenek wanadu(V)-tlenek itru(III). Związki zawierające itr, wanad i tlen znajdują zastosowanie jako nieorganiczny luminofor w produkcji wyświetlaczy plazmowych (LED), diod elektroluminescencyjnych oraz lamp fluorescencyjnych.
Znane są z literatury związki zawierające itr, wanad i tlen, a tworzące się w wyniku reakcji pomiędzy tlenkami V2O5 i Y2O3. Do takich związków należą wanadany(V) itru o wzorach: YVO4 (R.C. Ropp, Mat. Res. Bull. 10 (1975) 271-276), Y8V2Oi7 (E.M. Levin, J. Am. Ceram. Soc. 50 (1978) 381-382) IYioV202o (O. Yamaguchi, J. Electrochem. Soc. 136 (2006) 1557-1560) oraz roztwory stałe, których matrycami są wymienione związki (M. Piz, E. Filipek, Ceram. Int. 47 (2021) 12327-12333). Związki YVO4, Y8V2Oi7 i Y10V2O20 są głównie otrzymywane metodą wysokotemperaturowych reakcji zachodzących pomiędzy tlenkiem wanadu(V) i tlenkiem itru w zakresie temperatur od 600 do 1450°C. Znana jest z literatury M. Piz, P. Dulian, E. Filipek, K. Wieczorek-Ciurowa i P. Kochmański Journal of Materials Science 53 (2018) 13491-13500 faza typu ograniczonego roztworu stałego zawierająca wanad, iterb oraz tlen o wzorze ogólnym zapisywanym jako Yb2-5n2xV3xO3, gdzie 0,00<x<0,1667 lub Yb2-xVxO3+x, gdzie 0,00<x<0,60. Z podanej literatury znany jest sposób wytwarzania tej fazy. Fazę otrzymuje się metodą wysokoenergetycznego mielenia poprzez ujednorodnienie a następnie zmielenie mieszaniny tlenków V2O5 z Yb2O3 w wysokoenergetycznym młynie kulowym, planetarnym w ciągu 6 godzin przy obrotach 550 obr/min w atmosferze powietrza przy stosunku mas mielników do masy próbki BPR (ang. ball to powder ratio) wynoszącym 20:1. Materiałem mielników był tlenek cyrkonu(IV).
Problem techniczny był związany z opracowaniem warunków i takiej metody syntezy, która pozwoliłaby na otrzymanie nieznanej wcześniej fazy typu roztworu stałego, zawierającego itr, wanad i tlen i o strukturze Y2O3, a tworzącej się w podwójnym układzie tlenek wanadu(V)-tlenek itru. Stosowane powszechnie metody syntez, takie jak: metoda wysokotemperaturowego ogrzewania mieszanin V2O5 z Y2O3, metoda współstrącania z roztworów zawierających NH4VO3 i Y(NO3)3 + 6H2O, czy sol-żel, zawsze prowadziły do otrzymywania znanych związków, a mianowicie YVO4, Y8V2Oi7 lub YioV202o. Faza typu roztworu stałego o strukturze Y2O3 i wyznaczonym zakresie homogeniczności stwarza możliwości projektowania jej właściwości fizykochemicznych, co ma istotne znaczenie dla znalezienia obszarów jej zastosowań.
Roztwór stały według wynalazku nie był dotychczas opisany w literaturze przedmiotu.
Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, według wynalazku, zawierający wanad, itr i tlen o ogólnym wzorze Y2-xVxO3+x, gdzie 0,00<x<0,40, co oznacza, że tworzy się w zakresie stężeń jego składników od 0,00 do 20,00% molowych V2O5.
Sposób wytwarzania substytucyjnego, ograniczonego roztworu stałego zawierającego wanad, itr i tlen, według wynalazku, polegający na mieszaniu, mieleniu tlenków itru i wanadu, charakteryzuje się tym, że miesza się tlenek wanadu(V) w ilości nie większej niż 20,00% molowych oraz tlenek itru(III) w ilości co najmniej 80,00% molowych, przy czym suma zawartości V2O5 i Y2O3 wynosi zawsze 100,00% molowych. Po czym tak otrzymaną mieszaninę tlenków poddaje mieleniu w wysokoenergetycznym młynie planetarnym, kulowym przy obrotach 550 obrotów/minutę, w atmosferze powietrza przy stosunku mas mielników (materiał mielników- tlenek cyrkonu(IV)) do masy mieszaniny tlenków próbki (BPR) wynoszącym 20:1, korzystnie, w co najmniej dwóch etapach po trzy godziny każdy, przy czym po każdym etapie próbki ochładza się do temperatury pokojowej i rozciera, otrzymując produkt o ogólnym wzorze Y2-xVxO3+x, gdzie 0,00<x<0,40.
Ograniczony roztwór stały zawierający wanad, itr i tlen o wzorze ogólnym Y2-xVxO3+x gdzie x mieści się w przedziale 0,00<x<0,40, jest trwały w stałym stanie w powietrzu w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do ~800°C dla x=0,40, po czym ulega rozkładowi, przy czym temperatura rozkładu Y2-xVxO3+x stopniowo wzrasta wraz z obniżaniem wartości x do x=0,00. Nowy roztwór stały wykazuje strukturę Y2O3, co oznacza, że krystalizuje w układzie regularnym. W substytucyjnym, ograniczonym roztworze stałym jony V5+ są wbudowane w sieć krystaliczną tlenku Y2O3 stanowiącego jego matrycę, w miejsce jonów Y3+ o zbliżonej wartości promienia jonowego w koordynacji VI.
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższym przykładzie wykonania. Dyfraktogramy proszkowe zarejestrowano w temperaturze pokojowej przy pomocy dyfraktometru Empyrean II (PANalytical, Holandia) z lampą miedziową (λCuKα = 1,5418A) i monochromatorem grafitowym oraz z krokiem przesuwu goniometru 0,013° i czasem zliczania 70 s w punkcie. Charakterystykę rentgenowską (w zakresie
PL 244549 Β1 kątowym 2Θ 10-60°) przykładowej fazy Y2-xVxO3+x dla x = 0,10, co odpowiada wzorowi Yi,9oVo,io03,io, przedstawiono w tabeli 1, a dla x =0,40 (Yi,eoVo,4o03,4o) w tabeli 2.
Tabela 1
Lp- dexp [nm] I/Io [%]
1 0,305 100
2 0,265 18,73
3 0,187 31,48
4 0,159 15,81
Tabela 2
LP· dexp [nm] I/Io [%]
1 0,307 100
2 0,266 22,62
3 0,188 25,56
4 0,160 14,30
gdziedexp — odległości międzypłaszczyznowe, l/lo - intensywności względne zarejestrowanych linii dyfrakcyjnych
Przykład
Mieszaniny tlenków V2Os i Y2O3, których przykładowe składy, w % molowych, podano w tabeli 3, ujednorodnia się przez ucieranie. Otrzymane próbki mieli się w wysokoenergetycznym młynie planetarnym, kulowym przy obrotach 550 obr/min w atmosferze powietrza przy stosunku mas mielników (materiał mielników- tlenek cyrkonu(IV)) do masy próbki (BPR) wynoszącym 20:1 w co najmniej dwóch etapach po trzy godziny każdy. Po każdym etapie próbki chłodzi się powoli do temperatury pokojowej i rozciera.
Substytucyjny ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych zawierający wanad, itr i tlen o ogólnym wzorze Y2-xVxO3+x, gdzie 0<x<0,4, otrzymuje się według przykładu z mieszanin tlenków metali przejściowych: V2Os i Y2O3 zgodnie z równaniem reakcji:
0,5xV2Os(s) + (l-0,5X)Y2O3(s) Y2-xVxO3+x(rS.)
Tabela 3
L.p. Mieszaniny tlenków % mol X Wzór fazy typu Y2-xVxO3+x
V2O5 Y2O3
1 5,00 95,00 0,10 Yl,wVo,w03JO
2 10,00 90,00 0,20 Yl,8oVo,2o03,20
3 16,67 83,33 0,33 Yl.67Vo.33O3,33
4 20,00 80,00 0,40 Yl.60V0.40O3,40

Claims (2)

1. Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen o ogólnym wzorze Y2-xVxO3+x, gdzie 0,00<x<0,40.
2. Sposób wytwarzania substytucyjnego, ograniczonego roztworu stałego zawierającego wanad, itr i tlen, polegający na mieszaniu, mieleniu tlenków itru i wanadu, znamienny tym, że miesza się tlenek wanadu(V) w ilości nie większej niż 20,00% molowych oraz tlenek itru(III) w ilości co najmniej 80,00% molowych, przy czym suma zawartości V2O5 i Y2O3 wynosi zawsze 100,00% molowych, po czym tak otrzymaną mieszaninę tlenków poddaje mieleniu w wysokoenergetycznym młynie planetarnym, kulowym przy obrotach 550 obrotów/minutę, w atmosferze powietrza przy stosunku mas mielników do masy mieszaniny tlenków wynoszącym 20:1, korzystnie, w co najmniej dwóch etapach po trzy godziny każdy, przy czym po każdym etapie próbki ochładza się do temperatury pokojowej i rozciera, otrzymując produkt o ogólnym wzorze Y2-xVxO3+x, gdzie 0,00<x<0,40.
PL440857A 2022-04-06 2022-04-06 Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania PL244549B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440857A PL244549B1 (pl) 2022-04-06 2022-04-06 Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440857A PL244549B1 (pl) 2022-04-06 2022-04-06 Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL440857A1 PL440857A1 (pl) 2023-10-09
PL244549B1 true PL244549B1 (pl) 2024-02-05

Family

ID=88289480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL440857A PL244549B1 (pl) 2022-04-06 2022-04-06 Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244549B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL440857A1 (pl) 2023-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Study of reaction mechanism, structural, optical and oxygen vacancy-controlled luminescence properties of Eu-modified Sr2SnO4 Ruddlesden popper oxide
Huang et al. Synthesis, photoluminescence, cathodoluminescence, and thermal properties of novel Tb3+-doped BiOCl green-emitting phosphors
Kumari et al. Sr3LiSbO6: Er3+ phosphors for green LEDs and solar cell applications
Ling et al. Thermally-stable and color-tunable novel single phase phosphor Ca2GaTaO6: Dy3+, Sm3+ for indoor lighting applications
Zhang et al. Structure and luminescence properties of multicolor phosphors with excellent thermal stability based on a new phosphate Ba3In4 (PO4) 6
Đorđević et al. Luminescence of Mn4+ ions in CaTiO3 and MgTiO3 perovskites: Relationship of experimental spectroscopic data and crystal field calculations
Dang et al. Mixing the valence control of Eu 2+/Eu 3+ and energy transfer construction of Eu 2+/Mn 2+ in the solid solution (1− x) Ca 3 (PO 4) 2–x Ca 9 Y (PO 4) 7 for multichannel photoluminescence tuning
Long et al. Bi3+/Mn4+ co-doped Y2MgTiO6 dual-emitting phosphors for plant growth lighting and temperature sensor
Kaur et al. Effects of annealing temperature on structural and photoluminescence properties of Eu, Dy and Sm doped CaWO4 nanoparticles
Mao et al. Tunable luminescent Eu 2+-doped dicalcium silicate polymorphs regulated by crystal engineering
Zhao et al. Design, synthesis, crystal structure and luminescent properties introduced by Eu 3+ of a new type of rare-earth borophosphate CsNa 2 REE 2 (BO 3)(PO 4) 2 (REE= Y, Gd)
Wen et al. Molten salt synthesis, growth mechanism, and photoluminescence of rod chlorapatite microcrystallites
Kumari et al. Synthesis and luminescence properties of a bluish-green-emitting Sr3LiSbO6: Pr3+ phosphor for optoelectronic applications
Xu et al. KLn (MoO 4) 2 micro/nanocrystals (Ln= La–Lu, Y): systematic hydrothermal crystallization, structure, and the performance of doped Eu 3+ for optical thermometry
Wu et al. HF/HCl acid resistance mechanisms of alumina ceramics in the Al2O3-MgO-CaO-SiO2-Y2O3 system
Zhao et al. A new diphosphate Li2Na2P2O7: Synthesis, crystal structure, electronic structure and luminescent properties
Lipina et al. Structural, electronic, and optical studies of BaRE 2 Ge 3 O 10 (RE= Y, Sc, Gd–Lu) germanates with a special focus on the [Ge 3 O 10] 8− geometry
Wang et al. Defect-induced deep red luminescence of CaGdAlO 4-type layered perovskites: multi-cationic sites partial/full substitution and application in pc-LED and plant lighting
Hou et al. Pure-red phosphor Ca3Si2O7: Eu2+ obtained by the CO reduction strategy
Yadav et al. Optical characteristics, Judd-Ofelt analysis of enhanced luminescence by flux in thermally stable, novel Eu3+-doped BaZr (PO4) 2 phosphor for indoor lighting applications
Machida et al. High-pressure synthesis, crystal structures, and luminescence properties of europium (II) metasilicate and europium (II)-activated calcium and strontium metasilicates
PL244549B1 (pl) Substytucyjny, ograniczony roztwór stały w dwuskładnikowym układzie tlenków metali przejściowych, zawierający wanad, itr i tlen i sposób jego wytwarzania
Zambare et al. Thermal analysis and luminescent properties of Sr2CeO4 blue phosphor
Bieza et al. Yb3+ rare earth structural probe and correlation between morphology and spectroscopic properties in La2Mo2O9. Comparative analysis with mixed cubic La2MoWO9 translucent ceramics
Slobodin et al. Structural, luminescence, and electronic properties of the alkaline metal-strontium cyclotetravanadates M 2 Sr (VO 3) 4,(M= Na, K, Rb, Cs)