Сложные оксиды и силикаты титана, ниобия и тантала в щелочных системах : кристаллохимия, условия образования, свойства и новые области применения

• Автор: Бритвин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 328 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Щелочные системы - источник разнообразия минералов и синтетических соединений "П, N6 и Та
1.1. Титан, ниобий и тантал как единая кристаллохимическая группа
элементов
1.2. Поликонденсация октаэдров [Т1(0,0Н)6] и [№Ю6] в сильнокислых
растворах: изолированные катионные кластеры
1.3. Сильнощелочные системы: кластеры Линдквиста, Кеггина и близкие им анионные комплексы
1.4. Условия формирования сложных оксидов Тц N6 и Та с цепочечными, слоистыми и каркасными мотивами конденсации металлокислородных полиэдров
1.5. Особенности кристаллохимии и генезиса природных и
синтетических титаносиликатов и ниобосиликатов
2. Кристаллохимические особенности изученных минералов
титана и ниобия
2.1. Сейдит-(Се) Па4(Се,8г)2[Т1(0Н)2(818018)](0,0Н,Р)4-5Н20
2.2. Вигришинит гп2Т14.х814014(0Н,Н20)8
2.3. Шюллерит Ва2Па(Мп,Са)(Ре3+,Мё,Ре2+)2Т12(81207)2(0,Р)4
2.4. Кристофшаферит-(Се) (Се,Ьа,Са)4Мп2+(Т1,Ре)з(Ре,Т1)(81207)208.:
2.5. Ксримасит Са3(7г,№>)2[(Ре,А1,81)з012]
2.6. Ферри-керсутитПаСа2(]УзРе3+Т1)(А12816022)02
2.7. ОксифлогопитК(1у,Т1,Ре)з[(81А1)401о](0,Р)2
2.8. Шуламитит Са3(Т1,Ре3+)2А108
3. Щелочной гидролиз фторидных комплексов Тц 1ЧЬ и Та:
новый подход к синтезу титанатов, ниобатов и танталатов
3.1. Комплексообразование Тц №> и Та в водных растворах
3.2. Роль фтора в гидротермальных синтезах кислородных соединений
элементов IV и V групп

3.3. Синтез и свойства германата гидразиния (М2Н5)3Се70і50Н-2.5Н20
3.4. Структурные типы соединений Ті, N6 и Та, синтезированных
фторидным методом
3.4.1. Структурный тип пирохлора
3.4.2. Структурный тип 80М8 (молекулярные сита 8апФа ЬаЬэ)
3.4.3. Структурный тип джеппеита
3.4.4. Слоистые титанаты со структурой типа лепидокрокита
3.4.5. Гексатанталаты и гексаниобаты
3.5. Фторидный метод синтеза оксометаллатов и технологии
переработки тантал-ниобиевых минеральных концентратов
4. Слоистый титанат гидразиния ЬНТ
4.1. Синтез ШТ
4.2. Кристаллическая структура ЬНТ
4.3. Форма вхождения гидразина в структуру ЬНТ
4.4. Термическое разложение ЬНТ-9 и новая полиморфная модификация
диоксида титана - ТЮ2(Ь)
4.5. Окислительно-восстановительные свойства ЬНТ
4.6. Ионообменные свойства ЬНТ
4.7. Поверхностная кислотность ЬНТ
4.8. Пятикоординированный титан и титанильные связи
4.9. ЬНТ-9 как перспективный адсорбент для очистки радиоактивных
отходов
4.9.1. Адсорбция цезия, в том числе Сз
4.9.2. Адсорбция стронция, в том числе 8г
4.9.3. Адсорбция европия, церия, америция и плутония
4.9.4. Адсорбция урана
4.9.5. Адсорбция технеция и марганца
5. Комбинаторный подход к разработке наногибридных материалов:
слоистый нанокомпозит ТЮ2/8е
5.1. Синтез и свойства
5.2. Форма вхождения селена в состав нанокомпозита
5.3. Адсорбция паров ртути на нанокомпозите ТЮ2/8е

Заключение
Список литературы

относительно слабую связь с кристаллической структурой. Дополнительно но кривым ТГ установлено, что минерал, прогретый до 300 °С, практически полностью регидратируется менее чем за сутки в атмосфере сухого комнатного воздуха. При прогревании образцов до 500 °С их способность к регидратации существенно ослабляется.
ИК-спекр сейдита (Хомяков и др. 1998) индивидуален и характеризуется следующим набором частот поглощения: 3525-3430, 3280, 1637, 1020, 991, 916, 712, 692, 640, 620, 522, 500, 485, 430 и 416 см'1. Спектр образца, предварительно обезвоженного при 300 °С, идентичен спектру исходного вещества, в том числе и в отношении пиков 3525-3430, 3280 и 1637 см'1, в основном связанных с присутствием в структуре минерала молекулярной воды. Это, в сочетании с приведенными выше данными дифференциально-термического анализа однозначно доказывает, что изученный минерал обладает обратимой гидратацией, свойственной соединениям с открытыми цеолитоподобными структурами.
При комнатной температуре минерал легко разлагается 10% растворами НС1 и HN03, а также активно взаимодействует с водой. Водная вытяжка сейдита дает щелочную реакцию с фенолфталеином, а у обработанного водой минерала заметно снижаются показатели преломления. Еще более резкое снижение показателей преломления отмечается при обработке минерала водными растворами лимонной кислоты. Судя по контрольным ИК-спектрам, кристаллическая структура минерала при этом в основном сохраняется, но наблюдается существенное смещение большинства полос поглощения в высокочастотную область. Это может указывать на повышение степени полимеризации кремнекислородного радикала в результате удаления из каркаса структуры сеток Ti-октаэдров.
Усреднённый катионный состав минерала приведён в Таблице 4, наряду с составами его катионзамещённых форм. Полные данные химических анализов приведены в оригинальной статье (Хомяков и др. 1998). Содержание воды в сейдите определялось методом Пенфильда, фтора - ион-селективным методом (ГИ КНЦ РАН). При выводе формулы минерала принята во внимание вероятная структурная близость сейдита и мизерита KCa5(Si207)(Si6015)(0H)F (Scott 1976). Помимо этого, использовались данные о химическом составе нескольких попутно проанализированных