Synthese und Charakterisierung von Ti₂[B(PO₄)₃] und verschiedenen Boriden des YCrB₄-Strukturtyps

In dieser Arbeit wurden verschiedene Bor-Verbindungen phasenrein synthetisiert und charakterisiert. Neben Titan(III)borophosphat Ti₂[B(PO₄)₃] umfasst dies binäre und ternäre Boride mit den Zusammensetzungen ErB₄, YB₄ sowie ErCrB₄, YCrB₄, ErFeB₄, YFeB₄ und ErVB₄. Titanborophosphat konnte mithilfe eines zweistufigen Syntheseansatzes unter Vakuum erstmalig als phasenreines Pulver erhalten werden. Mittels Rietveld-Verfeinerung konnte die Struktur bestimmt werden. Zudem wurde ein Bärnighausen-Stammbaum abgeleitet. Die Bandlücke von Ti₂[B(PO₄)₃] wurde bestimmt. Für fünf ternäre Boride der allgemeinen Zusammensetzung SEMB₄ mit SE = Y, Er und M = V, Cr, Fe wurde eine Syntheseroute entwickelt. Durch die Hochtemperaturumsetzung der Elemente mit anschließendem Spark-Plasma-Sintern konnte ErFeB₄ erstmalig phasenrein synthetisiert werden. Eine Strukturbeschreibung wurde für ErCrB₄, ErFeB₄ und YFeB₄ durchgeführt. Die Charakterisierung der ternären Boride ergab neue Erkenntnisse hinsichtlich ihrer Härten sowie des thermoelektrischen und magnetischen Verhaltens.

In this work, various boron compounds were synthesized phase-pure and characterized. Besides titanium(III) borophosphate Ti₂[B(PO₄)₃], this includes binary and ternary borides with the compositions ErB₄, YB₄ as well as ErCrB₄, YCrB₄, ErFeB₄, YFeB₄ and ErVB₄. Titanium borophosphate was obtained as a phase-pure powder for the first time using a two-step synthesis approach under vacuum. By means of Rietveld refinement, the crystal structure could be determined. In addition, a Bärnighausen tree was derived. The band gap of Ti₂[B(PO₄)₃] was determined. A synthetic route was developed for five ternary borides of the composition SEMB₄ with SE = Y, Er and M = V, Cr, Fe. High temperature conversion of the elements followed by spark plasma sintering allowed ErFeB₄ to be synthesized in pure phase for the first time. A description of crystal structure was performed for ErCrB₄, ErFeB₄, and YFeB₄. Characterization of the ternary borides yielded new insights with respect to their hardnesses, thermoelectric, and magnetic behavior.