ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXXV 2024

Галина НИЧИПОРУК1, Мирослава ГОРЯЧА1,2, Анатолій ЗЕЛІНСЬКИЙ1, Василь ЗАРЕМБА1

1Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна
e-mail: halyna.nychyporuk@lnu.edu.ua

2Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW) Dresden, Helmholtzstr. 20, 01069 Dresden, Germany

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2024.75.049

ТВЕРДІ РОЗЧИНИ В СИСТЕМАХ RNiIn–RNiGa (R = Pr, Ho)

Методами рентгенівського фазового та, частково, локального рентгеноспектрального аналізів досліджено взаємодію компонентів у системах PrNiIn1-xGax і HoNiIn1-xGax при 870 K у повному концентраційному інтервалі. Полікристалічні зразки (по 11 в кожній системі) масою до 1,0 г виготовлено електродуговим сплавлянням компактних металів високої чистоти в атмосфері очищеного аргону. Гомогенізували сплави шляхом відпалювання у вакуумованих кварцових ампулах при 870 K протягом місяця. Дослідження проведено з використанням методу порошкової рентгенівської дифракції. Окремі сплави досліджували на скануючих електронних мікроскопах Tescan Vega 3 LMU та Zeiss EVO MA 15. Масиви монокристальних даних одержано на дифрактометрі SuperNova Rigaku Oxford Diffraction (Mo Kα-випромінювання) в Технічному університеті Дрездена, (Німеччина).
У досліджених системах встановлено розчинність p-елемента (In або Ga) у вихідних сполуках еквіатомного складу, визначено межі твердих розчинів і уточнено значення параметрів елементарної комірки для них: PrNiIn1,0-0,4Ga0-0,6 (СТ ZrNiAl; ПГ P-62m; а = 0,7552(1)–0,7336(3); с = 0,3963(1)–0,3938(2) нм, V = 0.1957(1)–0.1835(1) nm3); PrNiIn0,1-0Ga0,9-1,0 (СТ HoNiGa; ПГ Pnma; а = 0,7451(2)–0,7438(2), b = 0,4565(1)–0,4552(1), с = 0,6833(2)–0,6818(1) нм, V = 0.2324(1)–0.2308(1) nm3); HoNiIn1,0-0,4Ga0-0,6 (СТ ZrNiAl; ПГ P-62m; a = 0,74343(4)–0,72453(6); c = 0,37472(3)–0,37013(4) нм; V = 0,17936(2)–0,16826(3) нм3); HoNiGa1,0-0,8In0-0,2 (СТ HoNiGa; ПГ Pnma; a = 0,68226(4)–0,68261(9); b = 0,42790(2)–0,42894(5); c = 0,73296(4)–0,73915(9) нм; V = 0,21398(2)–0,21642(5) нм3).
Кристалічну структуру фази PrNiIn0,79Ga0,21 уточнено методом порошку: СТ ZrNiAl; ПГ P-62m; a = 0,74795(15), c = 0,39454(8) нм, RBragg = 0,077, Rf = 0,085.
Структурне дослідження фази HoNiIn0,69Ga0,31 проведено на основі монокристальних даних, і кристалічну структуру уточнено по моделі структурного типу ZrNiAl; ПГ P-62m; a = 0,73604(3), c = 0,37241(2) нм, R1 = 0,0096, 205 незалежних відбить hkl, 16 параметрів.

Ключові слова: індій, твердий розчин, метод порошку, метод монокристала, кристалічна структура.

Література:

    1. Pearson’s Crystal Data – Crystal Structure Database for Inorganic Compounds. Ed. by Villars P., Cenzual K. – Release 2019/2020, ASM International, Materials Park. 2019.
    2. Gupta S., Suresh K. G. Review on magnetic and related properties of RTX compounds. J. Alloys Compd. 2015. Vol. 618. P. 562−606. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.08.079).
    3. Ferro R., Marazza R., Rambaldi G. Equiatomic ternary phases in the alloys of the rare earths with indium and nickel or palladium. Z. Metallkd. 1974. Vol. 65. P. 37–39. (https://doi.org/10.1515/ijmr-1974-650106).
    4. Kalychak Ya. M., Zaremba V. I., Pöttgen R., Lukachuk M., Hoffmann R.-D. Rare Earth–Transition Metal–Indides. In: K. A. Gschneidner, Jr., J.-C. Bünzli, V. K. Pecharsky (Eds.). Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Elsevier; Amsterdam, 2005. Vol. 34. P. 1–133. (https://doi.org/10.1016/S0168-1273(04)34001-8).
    5. Yarmolyuk Ya. P., Grin Yu. N., Gladyshevskii Ye. I. Crystal structure of RGaNi compounds (R = Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y). Dop. AN Ukr RSR, Ser. A. 1979. Vol. 9. P. 771–775. (in Ukrainian).
    6. Zhang H., Xu Z. Y., Zheng X. Q., Shen J., Hu F. X., Sun J. R., Shen B. G. Magnetocaloric effects in RNiIn (R  =  Gd–Er) intermetallic compounds. J. Appl. Phys. 2011. Vol. 109. P. 123926-1–6. (https://doi.org/10.1063/1.3603044).
    7. Lapolli A. L., Saxena R. N., Mestnik-Filho J., Leite D. M. T., Carbonari A. W. Local investigation of magnetism at R and In sites in RNiIn (R = Gd, Tb, Dy, Ho) compounds. J. Appl. Phys. 2007. Vol. 101. P. 09D510-1–3. (https://doi.org/10.1063/1.2709421).
    8. Tyvanchuk Y.B., Kalychak Y.M., Gondek Ł., Rams M., Szytuła A., Tomkowicz Z. Magnetic properties of RNi1–xIn1+x (R = Gd–Er) compounds. J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 277. P. 368–378. (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.11.018).
    9. Gondek Ł., Szytuła A., Baran S., Rams M., Hernandez-Velasco J., Tyvanchuk Yu. Magnetic structures of non-stoichiometric hexagonal RNi1-xIn1+x (R = Dy, Ho, Er) compounds. J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 278. P. 392–396. (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.1324).
    10. Godnek Ł., Szytuła A., Kaczorowski D., Kalychak Ya., Penc B., Hernandez-Velasco J., Tyvanchuk Yu. Magnetism and electronic structure of RTIn (R = Ce, Pr, Nd; T = Ni, Cu, Pd, Au) ternary compounds. Chem. Met. Alloys 2008. Vol. 1. P. 92–96. (https://doi.org/10.30970/cma1.0011).
    11. Kotsanidis P., Semitelou I., Yakinthos J. K., Roudaut E. Sine modulated magnetic structure of HoNiGa. J. Magn. Magn. Mater. 1991. Vol. 102. P. 67–70. (https://doi.org/10.1016/0304-8853(91)90267-E).
    12. Sato Masashi, Denys R. V., Riabov A. B., Yartys V. A. Thermodynamic properties of the RENiIn hydrides with RE = La, Ce, Pr and Nd. J. Alloys Compd. 2005. Vol. 397(1–2). P. 99–103. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.01.011).
    13. Zhang H., Xu Z. Y., Zheng X. Q., Shen J., Hu F. X., Sun J. R., Shen B. G. Magnetic properties and magnetocaloric effects in Gd1-xHoxNiIn intermetallic compounds. Solid State Commun. 2012. Vol. 152. P. 1734–1738. (https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.06.029).
    14. Kraus W., Nolze G. Powder Cell for Windows. Berlin, 1999.
    15. STOE WinXPOW, Version 1.2, STOE & CIE GmbH. Darmstadt, 2001.
    16. Rodríguez-Carvajal J. Recent Developments of the Program FULLPROF. Commission on Powder Diffraction (IUCr). Newsletter. 2001. Vol. 26. P. 12–19.
    17. Petříček V., Dušek M., Palatinus L. Crystallographic Computing System JANA 2006: Generalfeatures. Z. Kristallogr. 2014. Vol. 229(5). P. 345–352. (https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737).
    18. Krypyakevych P. I., Markiv V. Ya., Mel’nyk E. V. The crystal structure of the compounds ZrNiAl, ZrCuGa and their analogue. Dop. AN Ukr RSR, Ser. A. 1967. P. 750–753 (in Ukrainian).
    19. Yarmolyuk Ya. P., Grin Yu. N., Gladyshevskiy Ye. I. Crystal structure of R3Ni6Ga2 compounds (R = Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Y). Dop. AN Ukr RSR, Ser. A. 1978. Vol. 8. P. 759–763 (in Ukrainian).
    20. Hellner E. Das System Nickel-Indium. Z. Metallkd. 1950. Vol. 41. P. 401–406. (https://doi.org/10.1515/ijmr-1950-411106).
    21. Emsley J. The Elements: 2nd ed. Oxford: Clarendon Press. 1991. 251 p.
    22. Horiacha M., Savchuk I., Nychyporuk G., Serkiz R., Zaremba V. The YNiIn1-xMx (M = Al, Ga, Sb) systems. Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Iss. 59(1). P. 67–75. (https://doi.org/10.30970/vch.5901.067).
    23. Horiacha M., Nychyporuk G., Pöttgen R., Zaremba V. Crystal structure of the YNi0.83Ga1.17 and YNiIn0.15Ga0.85 compounds. Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2020. Vol. LX. P. 68–74. (https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2020.60.068).
    24. Zaremba N., Nychyporuk G., Schepilov Yu., Panakhyd O., Muts I., Hlukhyy V., Pavlyuk V. The CeNiIn1-xMx (M = Al, Ga) systems at 873 K. Ukr. Chem. J. 2018. Vol. 84(12). P. 76–84 (in Ukrainian).
    25. Horiacha M., Zinko L., Nychyporuk G., Serkiz R., Zaremba V. The GdTIn1-xMx (T = Ni, Cu; M = Al, Ga; 0<x<1) systems. Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2017. Iss. 58(1). P. 77–85 (in Ukrainian).
    26. Horiacha M., Nychyporuk G., Pöttgen R., Zaremba V. The solid solution TbNiIn1−xGax. Z. Naturforsch. 2021. Vol. 77B(2–3). P. 111–116. (https://doi.org/10.1515/znb-2021-0167).
    27. Zaremba N., Nychyporuk G., Horiacha M., Zaremba V. The RCuIn1–xGax (R=La, Ce) systems at 870 K. Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2021. Vol. LXVI. P. 117–124. (in Ukrainian). (https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2021.66.117).
    28. Horiacha M., Rinylo N., Nychyporuk G., Serkiz R., Pöttgen R., Zaremba V. The interaction of the components in YCuIn1-xMx (M=Al, Ga) systems. Ukr. Chem. J. 2018. Vol. 84(11-12). P. 31–37 (in Ukrainian).
    29. Horiacha M., Nychyporuk G., Pöttgen R., Zaremba V. The solid solutions TbCuIn1-xMx (M=Al, Ga). Z. Naturforsch. 2022. Vol. 77B(7–8). P. 549–554. (https://doi.org/10.1515/znb-2022-0042).
    30. Pustovoychenko M., Tyvanchuk Yu., Hayduk I., Kalychak Ya. Crystal structure of the RE11Ni4In9 compounds (RE=La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb and Y). Intermetallics. 2010. Vol. 18. P. 929–932. (https://doi.org/10.1016/j.intermet.2010.01.003).


How to Cite

НИЧИПОРУК Г., ГОРЯЧА М., ЗЕЛІНСЬКИЙ А., ЗАРЕМБА В. ТВЕРДІ РОЗЧИНИ В СИСТЕМАХ RNiIn–RNiGa (R = Pr, Ho) Праці НТШ. Хім. Наук. 2024. Т. LXXV. С. 49-58.

Завантажити файл