СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ В СИСТЕМЕ 1/2Ho₂O₃ – BaO – 1/2Fe₂O₃

Воробьева А.В., Бастрон И.А., Волкова Н.Е., Черепанов В.А.

Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

В настоящее время идет активное исследование оксидов на основе феррита бария BaFeO_3–δ с перовскитоподобной структурой с РЗЭ больших и средних радиусов. В то время как соединения с РЗЭ малых радиусов, такими как гольмий, остаются практически не исследованы. Поэтому целью данной работы является изучение возможности образования, кристаллической структуры и свойств сложных оксидов, образующихся в системе 1/2Ho₂O₃ – BaO – 1/2Fe₂O₃.

Синтез образцов осуществляли по глицерин-нитратной технологии с последующим отжигом при температуре 1100 °С на воздухе, в течение 120 часов с промежуточными перетираниями и последующей закалкой с 1100 °С. Фазовый состав полученных оксидов устанавливали методом порошковой рентгеновской дифракции. Идентификацию фаз осуществляли при помощи картотеки ICDD, программного пакета “Fpeak” (ИЕНиМ, УрФУ) и “Match”. Уточнение структурных параметров анализируемых оксидов проведено методами Ле-Бейла и Ритвелда в программе «FullProf 2023». По данным РФА в системе 1/2Ho₂O₃ – BaO – 1/2Fe₂O₃ образуется ряд твердых растворов BaHo_yFe_1–yO_3–δ при y ≤ 0.1 с кубической структурой (пр. гр. Pm$\overline{3}$m), а также два индивидуальных соединения HoBaFeO_4–γ и Ba₃HoFe₂O_7.5-δ с орторомбической структурой (пр. гр. Pnma).

Кислородную нестехиометрию (δ) однофазных образцов изучали методом высокотемпературной термогравиметрии (ТГА). Сложные оксиды Ba₃HoFe₂O_7.5-δ и BaHo_yFe_1–yO_3–δ (при y ≤ 0.1) начинают обмениваться кислородом с газовой фазой при 400 °C. В то время как соединение HoBaFeO₄ является стехиометричным по кислороду во всем исследуемом интервале температур.

Относительное термическое расширение керамических образцов BaFe_0.9Ho_0.1O_3–δ и HoBaFeO₄ изучали методом высокотемпературной дилатометрии. На зависимости ΔL/L₀ = f(T), полученной для оксида BaFe_0.9Ho_0.1O_3–δ вблизи 400 °C наблюдается резкое увеличение наклона кривой, что свидетельствует о проявлении химического расширения, вызванного уменьшением степени окисления ионов железа вследствие образования кислородных вакансий. Температурная зависимость относительного удлинения образца HoBaFeO₄ является линейной, что указывает на проявление исключительно термического расширения.

Общую электропроводность оксидов BaFe_0.9Ho_0.1O_3–δ и HoBaFeO₄ измеряли
4-х контактным методом. Зависимость общей электропроводности от температуры для BaFe_0.9Ho_0.1O_3–δ имеет экстремальный характер и достигает максимума при 400 °C. Для HoBaFeO₄ проводимость увеличивается во всем температурном интервале.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FEUZ-2026-0011).