najoNanosystems: Physics, Chemistry, MathematicsНаносистемы: физика, химия, математика2220-80542305-7971Университет ИТМОnajo-1155Research ArticleСтатьиOn the limiting thickness of the Perovskite-like block in the Aurivillius phases in the Bi2O3-Fe2O3-TiO2 systemО предельной толщине перовскитоподобного блока в фазах Ауривиллиуса в системе Bi2O3-Fe2O3-TiO2ЛомановаН. А.LomanovaN. A.

Researcher

Saint Petersburg

natus@hotbox.ruГусаровВ. В.GusarovV. V.

Head of the Department of Physical Chemistry, Doctor of Sciences, Professor

Saint Petersburg 

victor.v.gusarov@gmail.comФизико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наукIoffe Physical Technical InstituteФизико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук; Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)Saint Petersburg State Technological Institute (Technical University)2011190820252393101Copyright © Lomanova N.A., Gusarov V.V., 20252025Ломанова Н.А., Гусаров В.В.Lomanova N.A., Gusarov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nanojournal.ifmo.ru/jour/article/view/1155

The stability of the Aurivillius phases in the system Bi2O3-Fe2O3-TiO2 was investigated. Structural and physicochemical parameters, allowing to calculate the limits of the length of the homologous series of the compounds  Bin+1Fen-3Ti3O3n+3 were identified. It was found that the maximum thickness of a perovskite-like block of these compounds is ~ 3.7 nm.

Проведен анализ устойчивости фаз Ауривиллиуса в системе Bi2O3-Fe2O3-TiO2. Определены структурные и физико-химические параметры, позволяющие расчитать предельные значения длины гомологического ряда соединений Bi𝑛+1Fe𝑛−3Ti3O3𝑛+3. Показано, что максимальная толщина перовскитоподобного блока данных соединений составляет ∼3.7 нм.

оксидысоединения со слоистой структуройфазы Ауривиллиусаперовскитоподобные нанослоиoxideslayered compoundsthe Aurivillius phasesРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы», ГК № 16.516.11.6073) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант 10-03- 00889-а).ReferencesСмоленский Г.А., Исупов В.А., Аграновская А.И. Новая группа сегнетоэлектриков (со слоистой структурой), I // Физика твердого тела. — 1959. — 1(1). — C. 169–170.Смоленский Г.А., Исупов В.А., Аграновская А.И. Новая группа сегнетоэлектриков (со слоистой структурой), I // Физика твердого тела. — 1959. — 1(1). — C. 169–170.Scott J. F. Nanoferroelectrics: statics and dynamics // J. Phys.: Condens. Matter. — 2006. — V. 18. — P. 361–386.Scott J. F. Nanoferroelectrics: statics and dynamics // J. Phys.: Condens. Matter. — 2006. — V. 18. — P. 361–386.Rao C.N.R., Raveau B. Transition metal oxides: structure, properties and synthesis of ceramic oxides. — New York: Wiley-VCH, 1998. — P. 74–75.Rao C.N.R., Raveau B. Transition metal oxides: structure, properties and synthesis of ceramic oxides. — New York: Wiley-VCH, 1998. — P. 74–75.Isupov V.A. Curie temperatures of A𝑚−1Bi2M𝑚O3𝑚+3 layered ferroelectrics // Neorg. Mater. — 1997. — 33(9). — P. 1106–1110.Isupov V.A. Curie temperatures of A𝑚−1Bi2M𝑚O3𝑚+3 layered ferroelectrics // Neorg. Mater. — 1997. — 33(9). — P. 1106–1110.Srinivas A., Mahesh Kumar M., Suryanarayana S.V., Bhimasankaram T. Investigation of dielectric and magnetic nature of Bi7Fe3Ti3O21 // Mater. Res. Bull. — 1999. — 34(6). — P. 989–996.Srinivas A., Mahesh Kumar M., Suryanarayana S.V., Bhimasankaram T. Investigation of dielectric and magnetic nature of Bi7Fe3Ti3O21 // Mater. Res. Bull. — 1999. — 34(6). — P. 989–996.Srinivas A., Kima Dong-Wan, Honga Kug Sun, Suryanarayana S.V. Study of magnetic and magnetoelectric measurements in bismuth iron titanate ceramic-Bi8Fe4Ti3O24 // Mater. Res. Bull. — 2004. — V. 39. — P. 55–61.Srinivas A., Kima Dong-Wan, Honga Kug Sun, Suryanarayana S.V. Study of magnetic and magnetoelectric measurements in bismuth iron titanate ceramic-Bi8Fe4Ti3O24 // Mater. Res. Bull. — 2004. — V. 39. — P. 55–61.Jang J.S., Yoon S.S., Borse P.H. et al. Syntesis and characterization of aurivillius phase Bi5Ti3FeO15 layered perovskite for visible light photocatalysis // J. Cer. Soc. of Japan. — 2009. — 117(11). — P. 1268–1272.Jang J.S., Yoon S.S., Borse P.H. et al. Syntesis and characterization of aurivillius phase Bi5Ti3FeO15 layered perovskite for visible light photocatalysis // J. Cer. Soc. of Japan. — 2009. — 117(11). — P. 1268–1272.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, I // Ark. Kemi. — 1949. — 1(1). — P. 463–471.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, I // Ark. Kemi. — 1949. — 1(1). — P. 463–471.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, II // Ark. Kemi. — 1949. — 1(1). — P. 499–512.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, II // Ark. Kemi. — 1949. — 1(1). — P. 499–512.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, III // Ark. Kemi. — 1950. — 1(2). — P. 519–528.Aurrivillius B. Mixed bismuth oxides with layer lattices, III // Ark. Kemi. — 1950. — 1(2). — P. 519–528.Ломанова Н.А., Морозов М.И., Уголков В.Л., Гусаров В.В. Свойства фаз Ауривиллиуса в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2006. — 42(2). — C. 189–195.Ломанова Н.А., Морозов М.И., Уголков В.Л., Гусаров В.В. Свойства фаз Ауривиллиуса в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2006. — 42(2). — C. 189–195.Newnham R.E., Wolfe R.W., Dorrain J.F. // Mater. Res. Bull. — 1971. — 6. — P. 1029.Newnham R.E., Wolfe R.W., Dorrain J.F. // Mater. Res. Bull. — 1971. — 6. — P. 1029.Shannon R.D., Prewitt C.T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta cristallogr. B. — 1969. — V. 25, No. 6. — P. 928–929.Shannon R.D., Prewitt C.T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta cristallogr. B. — 1969. — V. 25, No. 6. — P. 928–929.Lundberg M., Hutchison L. J., Smith D. The structure of Bi15Ti9Fe11O57 and related compounds derived by high-resolution electron microscopy // J. Sol. St. Chem. — 1989. — 80. — P. 178–188.Lundberg M., Hutchison L. J., Smith D. The structure of Bi15Ti9Fe11O57 and related compounds derived by high-resolution electron microscopy // J. Sol. St. Chem. — 1989. — 80. — P. 178–188.Hyatt N. C., Hriljac J. A., Comyn T. P.Cation disorder in Bi2Ln2Ti3O12 Aurivillius phases (Ln=La, Pr, Nd and Sm) // Mater. Res. Bull. — 2003. — 38. — P. 837–846.Hyatt N. C., Hriljac J. A., Comyn T. P.Cation disorder in Bi2Ln2Ti3O12 Aurivillius phases (Ln=La, Pr, Nd and Sm) // Mater. Res. Bull. — 2003. — 38. — P. 837–846.Hervoches C.H., Lightfoot P. A variable-temperature powder neutron diffraction study of ferroelectric Bi4Ti3O12 // Chem. Mater. — 1999. — 11. — P. 3359.Hervoches C.H., Lightfoot P. A variable-temperature powder neutron diffraction study of ferroelectric Bi4Ti3O12 // Chem. Mater. — 1999. — 11. — P. 3359.Исмаилзаде И.Г., Нестеренко В.И., Миришли Ф.А., Рустамов П.Г. Рентгенографическое исследование системы Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Кристаллография. — 1967. — 12(3). — C. 468–473.Исмаилзаде И.Г., Нестеренко В.И., Миришли Ф.А., Рустамов П.Г. Рентгенографическое исследование системы Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Кристаллография. — 1967. — 12(3). — C. 468–473.Ломанова Н.А., Морозов М.И., Уголков В.Л., Гусаров В.В. Свойства фаз Ауривиллиуса в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2006. — 42(2). — C. 189–195.Ломанова Н.А., Морозов М.И., Уголков В.Л., Гусаров В.В. Свойства фаз Ауривиллиуса в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2006. — 42(2). — C. 189–195.Морозов М.И., Гусаров В.В. Синтез соединений типа A𝑚−1Bi2M𝑚O3𝑚+3 в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2002. — 38(7). — C. 867–874.Морозов М.И., Гусаров В.В. Синтез соединений типа A𝑚−1Bi2M𝑚O3𝑚+3 в системе Bi4Ti3O12–BiFeO3 // Неорган. матер. — 2002. — 38(7). — C. 867–874.Jartych E., Mazurek M., Lisinska-Czekaj A., Czekaj D. Hyperfine interactions in some Aurivillius Bi𝑚+1Fe𝑚−3Ti3O3𝑚+3 compounds // J. Magnetism and Magnetic Mater. — 2010. — No. 322. — Р. 51–55.Jartych E., Mazurek M., Lisinska-Czekaj A., Czekaj D. Hyperfine interactions in some Aurivillius Bi𝑚+1Fe𝑚−3Ti3O3𝑚+3 compounds // J. Magnetism and Magnetic Mater. — 2010. — No. 322. — Р. 51–55.Гусаров В.В. Слоистые соединения и слоистые гетеронаноструктуры // Тез. докл. XV Междунар. конф. по химической термодинамике в России, Москва, 2005. — C. 26.Гусаров В.В. Слоистые соединения и слоистые гетеронаноструктуры // Тез. докл. XV Междунар. конф. по химической термодинамике в России, Москва, 2005. — C. 26.Морозов М.И., Ломанова Н.А., Гусаров В.В. Особенности образования BiFeO3 в смеси оксидов висмута и железа (III) // Журн. общей химии. — 2003. — 73(11). — C. 1772–1776.Морозов М.И., Ломанова Н.А., Гусаров В.В. Особенности образования BiFeO3 в смеси оксидов висмута и железа (III) // Журн. общей химии. — 2003. — 73(11). — C. 1772–1776.Ломанова Н.А., Гусаров В.В. Фазовые состояния в разрезе BiFeO3–Bi4Ti3O12 системы Bi2O3–TiO2– Fe2O3 // Журн. неорган. химии. — 2010. — 55(10). — C. 1634–1638.Ломанова Н.А., Гусаров В.В. Фазовые состояния в разрезе BiFeO3–Bi4Ti3O12 системы Bi2O3–TiO2– Fe2O3 // Журн. неорган. химии. — 2010. — 55(10). — C. 1634–1638.Krzhizhanovskaya M., Filatov S., Gusarov V., Paufler P., Bubnova R., Morozov M., Meyer D.C. Aurivillius phases in the Bi4Ti3O12–BiFeO3 system: thermal behaviour and crystal structure // Z. Anorg. Allg. Chem. — 2005. — 631. — P. 1603–1608.Krzhizhanovskaya M., Filatov S., Gusarov V., Paufler P., Bubnova R., Morozov M., Meyer D.C. Aurivillius phases in the Bi4Ti3O12–BiFeO3 system: thermal behaviour and crystal structure // Z. Anorg. Allg. Chem. — 2005. — 631. — P. 1603–1608.Hervoches C.H., Snedden A., Riggs R. et al. Structural behavior of the four-layer Aurivillius-phase ferroelectrics SrBi4Ti4O15 and Bi5Ti3FeO15 // J. Solid St. Chem. — 2002. — 164(2). — P. 280–291.Hervoches C.H., Snedden A., Riggs R. et al. Structural behavior of the four-layer Aurivillius-phase ferroelectrics SrBi4Ti4O15 and Bi5Ti3FeO15 // J. Solid St. Chem. — 2002. — 164(2). — P. 280–291.Lomanova N.A., Semenov V.G., Panchuk V.V., Gusarov V.V. (in print).Lomanova N.A., Semenov V.G., Panchuk V.V., Gusarov V.V. (in print).Александров К.С., Безносиков Б.В. Перовскитоподобные кристаллы. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. — 216с.Александров К.С., Безносиков Б.В. Перовскитоподобные кристаллы. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. — 216с.Химические применения мессбауэровской спектроскопии / Под ред. Гольданского В.И. — М.: Мир, 1970.Химические применения мессбауэровской спектроскопии / Под ред. Гольданского В.И. — М.: Мир, 1970.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.