Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

1.1. Особенности структуры шпинели

Как известно, химический состав оксидных шпинелей выражается общей формулой АВ2О4 (так называемая шпинель типа 2–3). При формировании структуры шпинели образуется плотнейшая кубическая упаковка анионов кислорода. В ней 1/8 всех тетраэдрических и 1/2 октаэдрических пустот занимают катионы металлов. Таким образом, элементарная ячейка шпинели – это куб с удвоенным ребром: она состоит из 8 катионов А, 16 катионов В и 32 анионов кислорода [9]. Каждый анион кислорода окружен одним А и тремя В катионами (рис. 1.1).

Каждый катион А в структуре шпинели располагается в центре тетраэдра. Он окружен четырьмя анионами, удаленными от него на расстояние 1.wmf, где а – параметр элементарной ячейки. Каждый В-катион расположен в вершине октаэдра и окружен шестью анионами на расстоянии а/4. Таким образом, структура шпинели состоит из тетраэдров и октаэдров, каждый ион кислорода принадлежит одновременно одному тетраэдру и трем октаэдрам. Все тетраэдры в шпинельной структуре обособлены друг от друга.

_1_1.tif

Рис. 1.1. Фрагмент структуры шпинели:окружение аниона (а) и катиона в В-узле (б)

Возможны три типа шпинельной структуры: нормальная, обращенная и смешанная, имеющие различные значения параметра распределения ? [9, 10]:

2.wmf

Здесь в круглых скобках показаны катионы металлов, занимающие тетраэдрические (А) узлы, в квадратных скобках – катионы металлов в октаэдрических (В) позициях. При ? = 1 структуру шпинели называют нормальной, при ? = 0 – обращенной, а в остальных случаях – смешанной. Нормальной шпинелью являются хромиты никеля, цинка и др., обращенной – ферриты никеля, кобальта. Распределение катионов по тетраэдрическим и октаэдрическим позициям обусловлено рядом причин: кулоновским взаимодействием ионов, борновским отталкиванием катионов, магнитным взаимодействием и электронной конфигурацией катионов, а также различием условий синтеза шпинелей [11].


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074