Журнал передовой химической инженерии

Абстрактный

Структурные фазовые переходы в твердых растворах FeVO4 – CrVO4 и их влияние на мультиферроичность в FeVO4

Говердхан Редди Турпу

Тщательные структурные исследования с использованием методов рентгеновской дифракции, Рамана, Мессбауэра и ИК-Фурье-спектроскопии были выполнены для установления структурной фазовой диаграммы твердых растворов FeVO4-CrVO4. Твердые растворы Fe1–xCrxVO4 (0≤ x ≤1,0) были синтезированы стандартным твердотельным методом. Было обнаружено, что FeVO4 и CrVO4 находятся в триклинной (пространственная группа P-1) и орторомбической структурах (пространственная группа Cmcm) соответственно. Внедрение Cr в решетку FeVO4 приводит к появлению новой моноклинной фазы, отличающейся от обоих конечных членов твердых растворов. В Fe1–xCrxVO4 вплоть до x = 0,10 не было обнаружено заметных изменений в триклинной структуре. Новая структурная моноклинная фаза (пространственная группа C2/m) возникает внутри триклинной фазы при x = 0,125, и с увеличением содержания Cr она стабилизируется с четкими однофазными сигнатурами в диапазоне x = 0,175–0,25, о чем свидетельствует анализ структур по Ритвельду. За пределами x = 0,33 возникает орторомбическая фаза, похожая на CrVO4 (пространственная группа Cmcm), и сосуществует с моноклинной структурой до x = 0,85, которая в конечном итоге имеет тенденцию к стабилизации в диапазоне x¼ 0,90–1,00. Исследования спектроскопии Рамана также подтверждают структурный переход. Спектры Рамана FeVO4 показывают моды, связанные с тремя неэквивалентными ионами V в триклинной структуре, где в настоящем исследовании наблюдается до 42 мод Рамана. При стабилизации структур с более высокой симметрией число мод Рамана уменьшается, а моды, связанные с неэквивалентными симметрией узлами, объединяются в сингулярные моды из дублетной структуры. Исследования мессбауэровской спектроскопии 57Fe показывают отпечатки пальцев, свидетельствующие об исчезновении неэквивалентных узлов Fe по мере изменения структуры от триклинной–моноклинной–орторомбической фаз с увеличением содержания Cr в Fe1–xCrxVO4. Исследования FT-IR также подтверждают результаты с аналогичными полосовыми образованиями