Техніка експерименту і характеристика методів проведення дослідження

2. Техніка експерименту і характеристика методів проведення дослідження

2.1 Синтез твердих розчинів LnBa2Cu3O7

Зразки полікристалічних розчинів LnBa2Cu3O7 (де Ln = La, Sm) були синтезовані твердо-фазним методом. Як вихідні речовини використовувались купрум (II) оксид CuO, барій карбонат BaCO3 та лантан і самарій оксиди – відповідно La2O3 і Sm2O3.

Оксиди рідкісноземельних елементів перед використанням перевірялись на вміст основного компоненту методом хімічного аналізу. Застосовували метод трилонометричного титрування в уротропіновому буфері з індикатором ксиленовим оранжевим [38]. Загальна схема синтезу твердих розчинів LnBa2Cu3O7 показана на рис. 2.1.:

Рис. 2.1. Схема синтезу твердих розчинів LnBa2Cu3O7 твердо-фазним методом

Вихідні речовини змішували у потрібному співвідношенні, необхідному для одержання 0,005 – 0,01 моль (≈ 4–8 грамів) речовини, і розчинялись при нагріванні в ацетатній кислоті (1:5). Одержану масу прожарювали на повітрі при 900оС протягом 48 – 72 годин з проміжним перетиранням після 24 – 48 годин термічної обробки. Далі речовину знову перетирали і пресували в таблетки масою ≈ 0,5 г, діаметром 10 мм і товщиною 1–2 мм, які спікали протягом 20 годин при температурі 900оС на повітрі. Загартування зразків проводили при швидкому охолодженні від температури прожарювання до температури рідкого азоту – таблетку, розміщену у платиновій лодочці, вносили в нагріту до потрібної температури піч і після 2 годин витримки швидко скидали в кварцеву чашку з рідким азотом, щоб забезпечити високу швидкість охолодження і уникнути контакту нагрітої речовини з повітрям. Для запобігання конденсації парів води на поверхні таблетки при її нагріванні до кімнатної температури, посудина з азотом знаходилась у нагрітому до температури 90оС ексикаторі, який далі розміщувався у сушильній шафі при тій же температурі. Температура в печі контролювалася за допомогою термопари, під’єднаної до регулятора температури (точність регулювання ± 5оС).

2.2 Рентгенографічні дослідження LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7

Рентгенографічне дослідження зразків LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7 проведено на рентгенівському дифрактометрі ДРОН – 3 в області кутів 12< Ө< 74о з використанням СоКα випромінювання на таблетках діаметром 10 мм і товщиною 1-2 мм при швидкості зйомки спектру 1о на хвилину. Досліди на приладі ДРОН – 3 виконували у фізико-хімічному центрі наукових досліджень Черкаського національного університету ім. Богдана Хмельницького. Для перевірки гомогенності деяка частина кожної таблетки (до 50%) з однієї сторони видалялась, і рентгенограма реєструвалась від її внутрішньої поверхні. Параметри комірки уточнювали методом найменших квадратів. При обчисленні параметрів завжди використовували один і той же набір рефлексів (7 для тетрагональної і 11 для орторомбічної гратки).

3. Синтез твердих розчинів LnBa2Cu3O7 та їх структурно-графічні властивості

3.1 Комплексонометричне визначення вмісту рідкісноземельних елементів та встановлення складу прекурсорів

Вміст рідкісноземельних елементів визначали методом трилонометричного титрування в уротропіновому буфері з індикатором ксиленовим оранжевим. В результаті проведеного титрування були встановлені поправки для визначення маси оксиду РЗЕ, що вводилися до складу прекурсорів:

La2O3

М (La2O3) = 325,8182 г/моль

m нав = 0,1081 г

V1 (Тр. Б) = 0,55 мл

V2 (Тр. Б) = 0,50 мл

V3 (Тр. Б) = 0, 55 мл

Vсер (Тр. Б) = 0,53 мл

W(%)(La2O3)=

Поправка 0,7987

Sm2O3

M (Sm2O3) = 348,6982 г/моль

m нав = 0,1041 г

V1 (Тр. Б) = 0,55 мл

V2 (Тр. Б) = 0,55 мл

V3 (Тр. Б) = 0, 55 мл

Vсер (Тр. Б) = 0,55 мл

W(%)(Sm2O3)=

Поправка 0,9211

Маса наважок для змішування наведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1.

Розрахунок маси наважок компонентів суміші для одержання твердих розчинів методом твердо-фазного синтезу: