7:3 稀土氧磷酸盐的结构与稳定性：ab initio 与实验研究的综合
材料科学
2025-10-23 v2
摘要
稀土氧磷酸盐（REOPs）是一大类 largely 未探索的高熔点稀土合金和钇元素化合物，一般公式为 RExOy(PO4)z。它们有利用于热障涂层、催化剂和磁性材料等应用。至少 experimentally 鉴定出四种 REOPs 相位，其 RE/P 比例从 7:3 到 6:1，但仅有 3:1 相位的结构被求解。在本工作中，我们报告了 7:3 相位（RE7O6(PO4)3）的结构，是通过对基于先前报告的氧化锆钒酸盐类比模型的 ab initio 分析得出。所有 7:3 REOPs 最稳定的结构都 found to be isotypic，采用单斜对称性，空间群为 P21/c。通过将其粉体 X 射线衍射图案与合成的 La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd 和 Tb 7:3 相位的衍射图案进行比较（除 Tb 外全部进行 Rietveld 细化），验证了这些结构。ab initio 分析表明，所有 7:3 REOPs 在 0 K 时都不稳定，易于分解为 REPO4 和 RE3PO7 或 RE2O3。熵的贡献在 1000 K 以上稳定了 light 稀土元素的 RE7O6(PO4)3 相位，但对于 Dy 起，计算预测的稳定温度高于 RE7O6(PO4)3 的估计熔点，这与 observed 的合成模式一致。
引用
@article{arxiv.2510.16654,
title = {Structure and stability of 7:3 rare earth oxide-phosphates: a combined ab initio and experimental study},
author = {Ligen Wang and Konrad Burkmann and Sergey V. Ushakov and Edric X. Wang and Jared Matteucci and Mara Scheuermann and Erik Melnitschuk and Robert Glaum and Hongwu Xu and Elizabeth J. Opila and Alexandra Navrotsky and Qi-Jun Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16654},
year = {2025}
}