Кузнецов А.Б.   Кох К.   Кононова Н.Г.   Уралбеков Б.   Светличный В.А.   Кох А.Е.  

Поиск новых редкоземельных боратов изотипных минералу бючилиит

Докладчик: Кузнецов А.Б.

Минерал бючилиит (K2Ca(CO3)2) кристаллизуется в пространственной группе R-3m с пара-метрами элементарной ячейки a = 5.4526(12) Å, c = 17.781(8) Å, Z = 3 [1].  Структура бючи-лиита представлена девяти координированными атомами К1+, которые имеют два типа свя-зей K-O, 6 коротких (2.86 Å) и 3 длинных (3.07 Å). Атомы Ca2+ расположены в октаэдрах с длинами связей Ca-O (2.34 Å). Атом углерода окружен тремя эквивалентными атомами кис-лорода, формирующими плоский треугольник с длинами связей С-О 1.30 Å. Однако практи-ческого применение данный минерал не имеет в отличии от изотипных ему боратов. Например, RNa3(BO3)2 (R= Y, La, Nd, Gd) представляет интерес как люминофор с низким концентрационным тушением. Существование подобных мультикатионных боратов пред-пологает следующий этап - получение более сложных соединений путем замещения, например, Na+ / Ba2+, а также РЗЭ. Таким образом, были открыты NaBaSc(BO3)2 и NaBaY(BO3)2 в четверной системе R2O3–BaO–Na2O–B2O3. Далее, последовательное замеще-ние Na→K и Ba→Sr привели к открытию KBaR(BO3)2 и KSrR(BO3)2, кристаллизующихся в пространственных группах R-3 и C2/c, соответственно [2,3]. Структуры NaBaSc(BO3)2, NaBaY(BO3)2, KBaY(BO3)2 и KSrY(BO3)2 можно представить, как состоящие из AO3 слоев перепендикулярно оси с, где А-РЗЭ. Основой такого слоя составляют плоские ВО3 группы, занимающие одну из двух позиций. Слои между собой соединяются октаэдрически коорди-нированным катионом щелочного или щелочноземельный метала (М). Каждый [A(BO3)] слой формирует один тип позиций М катионов. Все катионы расположены в двухслойном пакете {[A(BO3)]–M–[A(BO3)]} на тройной оси с последовательностью А1–(M2+)–B2–B1–(M1+)–А2–( M1+)–B1–B2–( M2+)–А1. Особенности положения М- катионов в структуре опре-деляют метрику ячейки и симметрию соединений. Распределение атомов может быть объ-яснено различием их атомных радиусов (Na=1.18 Å, K=1.55 Å, Ba=1.47 Å; Sr=1.31 Å) и коор-динационным числом КЧ (КЧNa=8, КЧK=9, КЧBa=9, КЧSr=9). Можно сделать вывод, что замена щелочных и щелочноземельных металлов в этих соединениях приводит к снижению симметрии от KBaR(BO3)2 (R-3m) через NaBaY(BO3)2 (R-3) к KSrR(BO3)2 (P21/m).
В настоящей работе при исследовании систем R2O3-B2O3–CaO–K2O (R= La, Pr, Nd) и R2O3-B2O3–BaO–Li2O были успешно синтезированы и выращены соединения KCaR(BO3)2 (R=La, Pr, Nd) и Li3Ba4Sc3B8O22. По данным монокристальной съемки решены структуры KCaNd(BO3)2 (Pbca) и Li3Ba4Sc3B8O22 (P-1). Для полученных соединений установлены тем-пературы инконгруэнтного плавления, изучены спектры ИК и КР, а также спектры погло-щения и люминесценции.