Synthesis and crystal structure of the R3Fe0.1Ga1.6Se7 selenides (R – La, Ce, Pr, Nd)

Editorial Board PCSS Journal; Н.М. Блашко; О.В. Марчук; В.М. Кордан

doi:10.15330/pcss.26.3.556-563

Автор(и)

Н.М. Блашко Волинський національний університет імені Лесі Українки, м. Луцьк, Україна
О.В. Марчук Волинський національний університет імені Лесі Українки, м. Луцьк, Україна
В.М. Кордан Львівський національний університет імені Івана Франка, м. Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.556-563

Ключові слова:

рідкісноземельні метали, селеніди, кристалічна структура, рентґенівська дифракція порошку, енергодисперсійна рентґенівська спектроскопія

Анотація

Зразки стехіометричних складів R₃Fe_0.1Ga_1.6Se₇ (R – La, Ce, Pr, Nd) були отримані з простих речовин високого ступеня чистоти у вакуумованих кварцових контейнерах за максимальної температура синтезу 1100 °C. Кристалічну структуру селенідів La₃Fe_0.1Ga_1.6Se₇ (a = 10.5358(8) Å, c = 6.3796(6) Å, V = 613.2(2) Å³, R_I = 0.0846, R_p = 0.1575), Ce₃Fe_0.1Ga_1.6Se₇ (a = 10.4379(5) Å, c = 6.3550(5) Å, V = 599.6(1) Å³, R_I = 0.0878, R_p = 0.2137), Pr₃Fe_0.1Ga_1.6Se₇ (a = 10.3431(4) Å, c = 6.3735(8) Å, V = 590.49(8) Å³, R_I = 0.0846, R_p = 0.1575) та Nd₃Fe_0.1Ga_1.6Se₇ (a = 10.2817(4) Å, c = 6.3819(4) Å, V = 548.26(8) Å³, R_I = 0.0939, R_p = 0.2409) досліджено методом рентґенівської дифракції порошку. Встановлено, що ці структури належать до структурного типу La₃CuSiS₇ (ПГ P6₃, СП hP24). Одержані халькогеніди синтезовано на основі селенідів R₃Ga₁_.67Se₇ (R – La, Ce, Pr, Nd) шляхом часткового заміщення атомів Ga у правильній системі точок (ПСТ) 2a атомами двовалентного Fe. У досліджених структурах атоми РЗМ займають ПСТ 6с і разом з атомами Se формують тригональні призми з одним додатковим атомом [R 7Se]. Тригональні призми утворюють “блоки” 3 [R 7Sе], в яких тригональні призми сполучені ребрами. Атоми Fe та Ga статистично розподілені в ПСТ 2a та мають октаедричне оточення. Октаедри [M (ПСТ 2а) 6Sе] мають спільні грані та формують вздовж осі c просторові колони [M(Fe + Ga)Se₆]ₙ, які з’єднуються з тригональними призмами через спільні ребра. Частина атомів Ga локалізована в центрі тетраедрів [Ga 4Se] ПСТ 2b.

Посилання

K. Mitchell, J. Ibers, Rare-Earth Transition-Metal Chalcogenides, Chem. Rev., 102(6), 1929 (2002); https://doi.org/10.1021/cr010319h.

J.C. Bunzli, V. Pecharsky, Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Elsevier Science Publishers B, 50, (2016).

P. Van Calcar, P. Dorhout, A study of new rare earth metal group 13 chalcogenides: structural chemistry and optical properties, Mater. Sci. Forum, 315, 322 (1999); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.315-317.322.

N.M. Blashko, O.V. Marchuk, O.V. Smitiukh, A.O. Fedorchuk, Krystalichna struktura La3Pb0.1Ga1.6Se7 та Pr3Pb0.1Ga1.6Se7. Visnyk. Uzh. nats. univer. Seriya «Khimiya», 2(48), 10 (2022); https://doi.org/10.24144/2414-0260.2022.2.10-15.

N.M. Blashko, O.V. Smitiukh, O.V. Marchuk, The crystal structure of La3Pb0.1Ga1.6S7 and La3Pb0.1Ga1.6S7 compounds, Physics and chemistry of solid state, 23(1), 96 (2022); https://doi.org/10.15330/pcss.23.1.96-100.

N.M. Blashko, O.V. Marchuk, A.O. Fedorchuk, The crystal structure of R3Fe0.1Ga1.6S7 chalcogenides (La, Ce, Pr and Tb), Physics and chemistry of solid state, 25(4), 677 (2024); https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.677-683.

B. Rudyk, S. Stoyko, A. Oliynyk, A. Mar, Rare-earth transition-metal gallium chalcogenides RE3MGaCh7

(M = Fe, Co, Ni; Ch = S, Se), J. Solid State Chem., 210, 79 (2014); https://doi.org/10.1016/j.jssc.2013.11.003.

W.D. Yao, W. Zhou, W. Liu., S.P. Guo, Polysubstitution Induced Centrosymmetric-to-Noncentrosymmetric Structural Transformation and Nonlinear-Optical Behavior: The Case of Na0.45Ag0.55Ga3Se5, Inorg. Chem., 63(14), 6116 (2024); https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c00785.

P. Feng, J.X. Zhang, M.Y. Ran, X.T. Wu, H. Lin, Q.L. Zhu, Rare-earth-based chalcogenides and their derivatives: an encouraging IR nonlinear optical material candidate. Chem. Sci., 15(16), 5869 (2024); https://doi.org/10.1039/d4sc00697f.

L. Dong, S. Zhang, P. Gong, L. Kang, Zh. Lin. Evaluation and prospect of Mid-Infrared nonlinear optical materials in f0 rare earth (RE = Sc, Y, La) chalcogenides, Coordination Chemistry Reviews, 509, 215805 (2024); https://doi.org/10.1016/j.ccr.2024.215805.

H.J. Zhao, Synthesis, Crystal and Electronic Structure, and Optical Property of the Quaternary Selenide: La3Sb0.33SiSe7, Z. Anorg. Allg. Chem., 641, 917 (2015); http://dx.doi.org/10.1002/zaac.201500044.

A. Fedorchuk, Yu. Grin, Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, 81(2018); https://doi.org/10.1016/bs.hpcre.2018.04.002.

Yu. Grin, L. Akselrud, WinCSD: Software package for crystallographic calculations (Version 4), J. Appl. Cryst., 47(2), 803 (2014); https://doi:10.1107/s1600576714001058.

K. Momma, F. Izumi, VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data, J. Appl. Cryst., 44(6), 1272 (2011); https://doi:10.1107/S0021889811038970.

M. Patrie, M. Guittard, Chimie minerale. Sur les composes du type Ce6Al10/3S14, C. R. Acad. Sci., C, 268, 1136 (1969).

G. Kh. Efendiev, Z. Sh. Karaev, I.O. Nasibov, About the interaction of selenides A(III)2B(VI)3 of neodymium and gallium, Azerb. Khim. Zh., 4, 1136 (1964).

M. Guittard, M. Julien-Pouzol, Les composes hexagonaux de type La3CuSiS7, Bull. Soc. Chim. Fr., 3, 2207 (1972).

J. Emsley, The Elements. Oxford University Press; 2nd edition (October 10, 1991). 264 p.

A.F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Berlin: Walter de Gruyter, 2007, 2002-2005.