Синтеза, структурне и магнетне особине Ca1-xGdxMnO3 нанопрахова

Abstract

У оквиру ове докторске тезе, испитиване су оптималне методе за добијање нанопраха – калцијум манганског оксида допираног јонима гадолинијума. Циљ истраживања је испитивање одговарајућих прекурсора који су подесни да се добију чисти нано прахови манганита са перовскитском структуром, као и монофазни чврсти раствори са перовскитском структуром. Као подесан метод коришћена је модификована глицин нитратна метода, а од прекурсора нитрати и ацетати одговарајућих метала. Модификација глицин нитратне методе се односи на делимичну замену нитрата ацетатима, чиме је ублажена бурност реакције. Испитан је различити однос прекурсора, који дају наночестичне прахове и имају мали губитак при реакцијама. Синтетисано је укупно четири нанопраха применом модификоване глицин нитратне методе са следећим номиналним саставом: Ca0,95Gd0,05MnO3; Ca0,9Gd0,1MnO3; Ca0,85Gd0,15MnO3; Ca0,8Gd0,2MnO3. Добијени прахови су даље калцинисани у температурном интервалу од 850 оС до 950 оС 10 min. Температурни опсег у коме су посматрани калцинисани узорци, добијен је коришћењем диференцијално термијске анализе (ДТА). Експериментално су одређене оптималне температуре синтеровања и налазе се у опсегу од 1350 до 1450 оС. Методом рендгенске дифракционе анализе и Ритвелдовог структурног утачњавања извршена је структурна и микроструктурна карактеризација Са1-xGdxMnO3 (х = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2) нанопрахова. На тај начин је утврђен монофазан састав свих узорака, просторна група Pnma али и то, да су ови перовскити уградњом Gd3+ деформисани. Анализом параметара јединичне ћелије установљено је да повећање параметара и промена у просечним дужинама Mn─О веза настаје услед повећања садржаја Gd у структури, редукцији Mn4+ до Mn3+ и због присуство ваканција...

In this thesis, examined the optimal method for obtaining nano powders - calcium manganese oxide doped with gadolinium ions. The aim of the research is to examine the appropriate precursors that are suitable to obtain pure nano powders of perovskite manganite structure, as well as single-phase solid solutions with a perovskite structure. As a suitable method used is a modified glycine nitrate method, a precursor nitrates and acetates of the respective metals. Modification of the procedure was performed by partial replacement of nitrates by acetates, in order to control the burn-up reaction. Examined the relationship of various precursors, which give nanosized powders have a small loss in reactions. Synthesized four nanopowders using modified glycine nitrate procedure with the following nominal composition: Ca0.95Gd0.05MnO3, Ca0.9Gd0.1MnO3, Ca0.85Gd0.15MnO3 and Ca0.8Gd0.2MnO3. The resulting powders were further calcined in the temperature range of 850 oC to 950 oC 10 min. The temperature range in which they were considered calcined samples, obtained using differential thermal analysis (DTA). Experimentally determined optimal sintering temperature and they are in the range of 1350 to 1450 oC. Structural and microstructural characterization of Ca1-xGdxMnO3 (x= 0.05; 0.1; 0.15; 0.2) nanopowders were performed by XRPD diffraction tehnique and Rietveld refinement. Monophase composition of all samples was revealed using XRPD diffraction and Rietveld refinement, Pnma space group but this, that all perovskitephases are deformed as a result of doping with Gd3+. Unit cell parameters analysis showed that the increase of unit cell parameters and changes in the average length Mn─O bonds comes from the increasing content of Gd in the structure, reduction of Mn4+ to Mn3+ and the presence of vacancies...