中子衍射揭示高温下改性 YPO4 三角形和六边形通道中受限水的存在
材料科学
2017-09-20 v1
摘要
我们利用粉末中子衍射提供了水分子在高达 600 K 的高温下被限制在六方结构 YPO4 孔隙中的实验证据。为了避免氢产生的巨大非相干散射，衍射测量使用了掺杂 YPO4:Ce-Eu 的氘代样品。通过对衍射图谱的详细模拟和实验数据的 Rietveld 精修，证实了六方结构中三角形和六边形孔隙内水分子的存在。观察到水的存在特别导致了中子衍射图中 Q = 1.04 \AA-1 附近一个峰的强度被抑制，而 Q=1.83\AA-1 附近峰的强度得到增强。我们估计在 300 K 时每个化学式单元含有 2.36 (6) 个水分子，六边形和三角形孔隙的尺寸分别为 7.2 (1) \AA 和 4.5 (1) \AA。随着温度升高，两种孔隙中的水含量在 450 K 以上减少，并在 600 K 左右消失。粉末衍射数据分析表明，带有孔隙的六方结构持续至 1273 K，并在 1323 K 转变为另一种结构。发现高温相不具有锆石或独居石型结构，而是具有晶格参数 am= 6.826 (4) \AA、bm= 6.645 (4) \AA、cm= 10.435 (9)\AA 和 \b{eta}= 107.21 (6)\deg 的单斜结构（空间群 P2/m）。单斜结构的体积比六方结构小约 14%，这本质上反映了孔隙的塌陷。相变和体积变化也通过 X 射线衍射测量得到了证实。发现六方到单斜的相变在冷却至室温时是不可逆的。
引用
@article{arxiv.1705.06540,
title = {Neutron Diffraction Reveals the Existence of Confined Water in Triangular and Hexagonal Channels of Modified YPO4 at Elevated Temperatures},
author = {S. K. Mishra and R. S. Ningthoujam and R. Mittal and R. K. Vatsa and M. Zbiri and K. Shitaljit Sharma and B. P. Singh and P. U. Sastry and T. Hansen and H. Schober and S. L. Chaplot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.06540},
year = {2017}
}
备注
16 Pages, 8 Figures