Введение 3
1 Литературный обзор 5
1.1 Определение
1.2 Перовскитоподобные слоистые структуры. Иерархия
1.3 Свойства
1.3.1 Фотокаталитическая активность
1.4 Соединения A2Ln2Ti3O10
1.5 Изменение пространственной группы симметрии в воде
2 Синтез и исследуемые соединения 13
3 Методы исследования 15
3.1 Дифракция
3.2 Индицирование
3.2.1 Общие сведения
3.3 Метод Ритвельда
4 Экспериментальная установка 20
5 Экспериментальные данные 22
5.1 Соединение H1.25Rb0.75Nd2Ti3O10 * 0.5H2O
5.2 Соединение HRbNd2Ti3O10 * H2O
5.3 Соединения H2Ln2Ti3O10
6 Выводы
Литература
Современный мир нуждается в большом количестве энергии для своих нужд, поэтому поиск и разработка новых её источников является одним из самых перспективных направлений в науке на данное время. Наиболее очевидными критериями такого источника должны быть неиссякаемость и экологическая безопасность. На нашей планете есть 2 ресурса, количество которых в ближайшее время кажется это солнечный свет и вода, а фотокатализаторы позволяют объединить эти ресурсы
для получения экологически чистого топлива время не найден фотокатализатор с приемлемым К.П.Д. На фоне этой проблемы перспективными соединениями выступили перовскитоподобные слоистые структуры, разнообразность которых из-за их ионообменных свойств крайне велика. В связи с этим встаёт задача выделить из них те, использовать которые будет выгодно.
Стоит заметить, что низкая эффективность рассматриваемых фотокатализаторов связана сразу с несколькими причинами. Во-первых, они имеет определенную ширину запрещенной зоны, которая позволяет использовать только ультрафиолетовую часть от солнечного света. Во-вторых, процесс диссоциации воды с получением водорода разделен на два этапа, которые должны быть пространственно разнесены друг от друга, иначе снова образуется молекула воды.
Химиками уже синтезировано и изучено большое количество перовскитоподобных слоистых структур. В данной работе речь будет лишь о титанатах - A2Ln2Ti3O|0(A — H, Rb;Ln — La, Nd). В статьях можно найти расшифрованную структуру различных непротонированных соединений, но суть заключается в том, что когда эти соединения помещены в воду, из-за своих ионообменных свойств катион начинает замещаться водородом, что приводит к существенным изменениям структуры вплоть до изменения пространственной группы. В связи с этим возникает потребность в структурном анализе протонированных соединений.
Целью данной работы является изучение структуры протонированных перовскитоподобных слоистых структур типа A2Ln2Ti3Oi0(А — H, Rb; Ln
На основе данной цели ставятся следующие задачи:
• расшифровка кристаллической структуры образцов: параметры решетки, пространственная группа, положение атомов
• анализ изменений структуры при различных степенях протонирования
Положения, выносимые на защиту:
Определение сингоний и параметров решетки частично протонированных перовскитоподобных слоистых структур H1.25Rb0.75Nd2Ti3Oi0* 0.5H2O и HRbNd2Ti3Oi0* H2O
Расшифровка структуры Hi.25Rb0.75Nd2Ti3O10 * 0.5H2O: определение пространственной группы, уточнение параметров решётки и положение атомов
Предложение модели структуры HRbNd2Ti3Oio * H2O
4. Определение оптимальных условий дифракционного эксперимента для рассматриваемого класса соединений
В ходе данной работы были проанализированы частично протонированные и протонированные перовскитоподобные слоистые структуры По результатам обработки экспериментальных
данных были сделаны следующие выводы:
∙ В соединении H1.25Rb0.75Nd2Ti3O10 * 0.5H2O молекулы воды частично занимают положение атома
рубидия, и в результате этого происходит разделение элементарных ячеек на две группы с разным
атомарным составом. Они описываются в рамках пространственной группы P4/mmm. Т.е. в 75% от
общего числа ячеек в состав входит рубидий, а в остальных случаях — вода.
∙ Соединение HRbNd2Ti3O10 * H2O кристаллизуется в пространственную группу близкую к I4/mmm.
Имеет место трансляция (1/2,1/4,1/2), а не (1/2, 1/2, 1/2), что связано с ромбической сингонией.
∙ Для того же соединения — HRbNd2Ti3O10 * H2O построена модель пространственного расположения
молекул воды в структуре: вода находится в межслоевом пространстве в соседней с атомом рубидия
пустоте, образованной между октаэдрами соседних пакетов.
∙ На основании анализа профиля полностью протонированных соединений было предложено использовать малоинтенсивные приборы , либо ограничить время воздействия излучения на образцы с целью
предотвращения структурных деформаций. Также показана необходимость тщательно контролировать химический состав соединений на возможность сорбции воды из воздуха, т.к. это приводит к
изменениям структуры в целом
