Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Квазиструктурний механизм и природа дефектов при образовании феррита  цинка

Квазиструктурний механизм и природа дефектов при образовании феррита цинка.

В работе впервые на основе кристалоквазихимичнои модели рассмотрен механизм образования феррита цинка ZnFe2O4 - одной из составных частей ферромагнитных полупроводниковых материалов. Установлено, что процесс осуществляется за счет образования дефектных фаз аннигиляции антиструктуру.

Феррит цинка является одной из важнейших составных частей ферромагнитных полупроводниковых материалов. Механизм его образования почти не изучен, поэтому целью данной работы является проследить пути образования шпинели нормальной структуры, которой является цинковый феррит - с позиции кристалоквазихимии. Данное исследование имеет большое значение потому чистого ионного состава в цинковом феррите нет. И заряды, которые записывают целыми числами, в действительности отсутствуют. На самом деле цинк, железо и кислород находятся в ионно-атомном состоянии и тогда нулевые эффективные заряды () свидетельствуют об этом. Кристалоквазихимична формула цинкового феррита ZnA [Fe2] B (O4) O приближается к реальному состоянию. Другое значение данной работы заключается в том, что есть возможность вводить примеси в шпинель и создавать таким образом дефекты кристаллической решетки, в свою очередь, позволяет повысить магнитные свойства шпинелей с обратной структурой с помощью шпинели с нормальной структурой, а также предусмотреть свойства данных шпинелей .

В соответствии с уравнением реакции образования шпинельной цинкового феррита

ZnO + Fe2O3 ZnFe2O4

на поверхности соприкосновения фаз ZnO и Fe2O3 образуется шпинельной фаза, то есть создается последовательность слоев: ZnOZnFe2O4Fe2O3. Если рассматривать процессы на поверхности ZnO (матрица), тогда Fe2O3 можно считать примесью и в результате образовываться дефектная фаза оксида цинка. Если же рассматривать процессы на поверхности Fe2O3 (матрица), тогда ZnO - примесь, в результате чего образуется дефектная фаза гематита. Взаимодействие дефектных фаз и приводит к образованию феррита цинка. Рассмотрим подробнее вышеперечисленные процессы с позиций кристалоквазихимии.

1. Реакции, протекающие на поверхности ZnO.

Оксид железа формально записываем в виде стехиометрической по металлу и по кислороду шпинели. Рассмотрим стехиометрию по кислороду. Для этого необходимо, чтобы количество кислорода в Fe2O3 соответствовало количеству кислорода в ZnO, а потому оксида Fe2O3 необходимо взять 1/3:

1/3 Fe2O3 Fe +32/31/3 O-2O

где - кристалохимичний вакансия.

ля получения кристалоквазихимичнои формулы соединений необходимо провести наложение (суперпозицию, резонанс) кристаллохимического структуры с антиструктуру. Антиструктуру представляет собой кристаллический вакуум, то есть свободные вакансии, которые останутся после того, как катионы и анионы покинут свои позиции. Их количество эквивалентно количеству металла и аниона в матрице. Если катион считать положительно заряженную частицу, то вакансии надо весят античастицей, и если катион имеет заряд "+", то вакансия всегда "-". Аналогично и в случае анионной вакансии. Антиструктуру ZnO запишется так:

V? Zn + VO (V) Zn (V) O

где V? Zn - катионная вакансия, VO - анионная вакансия, (V) Zn (V) O - антиструктуру матрицы (индексы внизу означают позиции, в которых расположены данные атомы).

Метод кристалоквазихимии [1] состоит в том, чтобы провести наложение антиструктуру матрицы со структурой примеси. Совместим антиструктуру матрицы с стехиометрическим по кислороду оксидом Fe (III), то есть проводим резонанс:

Fe +32/31/3 O-2O + V? ZnVO (Fe2 /3 V? 1/3) ZnOO

Получаем кластер с типом дефектов - катионные вакансии. Для получения оксида с аналогичным типом дефектов возьмем бы молей кластера и (1-б) молей матрицы (кластер в сумме с матрицей должен составлять 1 моль):

(1 -) ZnZnOO + (Fe2/3V1/3) ZnOO (Zn1-Fe2/3V1/3) ZnOO (I)

В результате получаем дефектный оксид цинка с катионными вакансиями и электронными дефектами.

Для стехиометрии по металлу необходимо, чтобы количество металла в примеси соответствовало количеству металла в матрице, в данном случае - ZnО. Поэтому Fe2O3 нужно взять 1/2

где - укоренен кислород, то есть в данном случае присутствует дефект - укоренен кислород.

новую соединяем эту структуру с антиструктуру цинка:

.

Поскольку матрица с кластером должны вместе составлять 1 моль, то берем для получения оксида цинка в молей кластера и 1-в молей матрицы:

(II)

Образуется оксид цинка с дефектами укоренен кислород О //и и электронными дефектами в пидрешитци цинка.

2. Реакции, протекающие на поверхности Fe2O3.

В данном случае матрицей выступать оксид Fe (III), тогда его антиструктуру иметь вид:

.

В случае стехиометрии по металлу кристалохимичний формула ZnO иметь вид:

А.

Для получения кластера совместим данную структуру оксида цинка с антиструктуру Fe2O3:

О

Полученный кластер будет иметь природу дефекта - анионные вакансии. При сочетании г молей кластера с 1 - г молей матрицы, получим 1 моль оксида с данным типом дефектов:

(III)

Это и будет дефектная фаза гематита с анионными вакансиями и электронными дефектами.

Рассмотрим стехиометрию по кислороду. Кристалохимичний формула ZnO иметь вид:

3ZnO Zn +23 O-23 Zn +22 (Zn) iO-23

где (Zn) i - укоренен цинк.

ля получения кластера с природой дефектов укоренен металл (в данном случае цинк), cполучаемо эту структуру с антиструктуру матрицы:

(V? 2) Fe (V3) O + Zn +22 (Zn) iO-23 (Zn? 2) Fe (Zn) i (O3) O

ля получения 1 моля оксида с природой дефекта типа укоренен металл, берем молей кластера и (1 -) молей матрицы:

(1 -) (Fe2) Fe (O3) O + (Zn? 2) Fe (Zn) i (O3) O (Fe2-2Zn? 2) Fe (Zn) i (O3) O (IV) < /p>

В результате образуется гематит с дефектами катионные вакансии и электронными дефектами в пидрешитци железа.

аким образом, мы рассмотрели процессы, происходящие на поверхности раздела фаз ZnO/Fe2O3. При этом будут образовываться дефектные фазы оксида цинка (I, II) и гематита (III, IV) и наблюдаются следующие виды дефектов: на поверхности ZnO - катионные вакансии (I) и вошедшей кислород (II), а при прохождении реакции на поверхности Fe2O3 - анионные вакансии (III) и вошедшей цинк (IV). В обоих случаях наблюдаться также и электронные дефекты в кристаллических пидрешитках. Следующая взаимодействие дефектных фаз (I - III, I - IV, II - III, II - IV) и приводит к образованию феррита цинка. При написании квазиструктурного механизма образования феррита цинка следует учитывать, что метод кристалоквазихимии предусматривает резонанс кристаллохимического структуры с антиструктуру шпинели, а также то, что ионы Zn2 + обладают высоким сродством к тетраэдрической позиций, а ионы Fe3 + размещаются в октаэдрических позициях (данные согласуются с экспериментом). < /p>

Итак, квазиструктурний механизм образования шпинельной феррита

Загрузка...

Страницы: 1 2