Получение одно- и двухкомпонентных наноматериалов на основе железа, никеля, меди, кобальта методом химического диспергирования

• Автор: Левина, Вера Васильевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 380 с. : ил.

1. МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

1.1. Особенности химических способов получения ультрадисперсных порошков

1.2. Формирование ультрадисперсных оксидов из гидроксидов

1.2.1. Влияние исходных материалов, условий синтеза и термообработки на свойства ультрадисперсных одно- и двухкомпонентных композиций
1.2.2. Управление дисперсностью наноразмерных гидроксидов и формой составляющих их частиц путем математического моделирования условий
осаждения
1.3. Закономерности формирования ультрадисперсных оксидных материалов в процессе термообработки исходных гидроксидов
1.3.1. Кинетические закономерности термического разложения гидроксидов железа, никеля, меди, кобальта и гид[юксидных композиций на их основе

1.3.1.1. Дегидратация гидроксидов железа, никеля и меди

1.3.2. Влияние способа получения и состава на закономерности формирования оксидных ультрадисперсных систем сложного состава

1.3.2.1. Гидроксидные Ре-Си композиции

1.3.2.2. Г идроксидные Ре-№ и Ре-Со композиции
1.3.2.3. Гидроксидные Ре-№-Си и Ре-№-У композиции
1.3.3. Влияние температуры дегидратации и диспергирующих добавок на величину удельной поверхности образующихся ультрадисперсных оксидов
1.3.4. Взаимосвязь химического состава и условий термообработки исходных гидроксидов с величиной их удельной поверхности и фазовым составом
1.3.5. Морфологические характеристики гидроксидов и получающихся из них
оксидных ультрадисперсных материалов
1.4. Выводы по главе
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, НИКЕЛЯ, МЕДИ И КОБАЛЬТА

2.1. Особенности механизма формирования металлической поверхности в ходе восстановления ультрадисперсных оксидных материалов
2.1.1. Определение направленности роста металлического зародыша в процессе восстановления оксида
2.1.2. Оценка размера критического зародыша металла и работы его образования при восстановлении оксида
2.1.3. Расчет изменения температуры равновесия в системе Ме-МеО-Нг-НгО
при переходе от массивных оксидов к ультрадисперсным
2.2. Кинетические закономерности металлизации ультрадисперсных оксидов железа, никеля, меди, кобальта и оксидных композиций на их основе
2.2.1. Расчет условий эксперимента, обеспечивающих протекание процесса восстановления в кинетическом режиме
2.2.2. Механизм восстановления ультрадисперсных оксидов в изотермических условиях
2.3. Влияние температуры и состава газовой фазы на кинетику восстановления ультрадисперсных оксидов и морфологию образующегося металла
2.4. Влияние температурного режима восстановления оксидов на дисперсность металла
2.5. Математическая модель газового восстановления ультрадисперсных
оксидов в режиме линейного нагрева
2.6. Возможность использования углеродотермического восстановления
оксидов для получения ультрадисперсных металлических порошков
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА 3. РЕГУЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ОКСИДНЫХ И ГИДРОКСИДНЫХ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ХОДЕ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
3.1. Закономерности восстановления ультрадисперсных кислородсодержащих композиций из различных исходных состояний
3.1.1. Влияние исходного состояния на кинетические закономерности
получения ультрадисперсных порошков Ре, №, Со и композиций на их основе
3.1.2. Формирование Ре-Со и Ре-№ ультрадисперсных порошков из двухкомпонентных оксидных и гидроксидных систем
Ф 3.2. Влияние состава и способа получения ультрадисперсных оксидов и
гидроксидов на закономерности их восстановления
3.2.1. Оксидные и гидроксидные Ре-№ и Ре-Со композиции
3.2.2. Гидроксидные Ре-Си композиции
3.3. Влияние способа получения, дисперсности и восстановителя на закономерности металлизации сложных кислородсодержащих систем
Щ 3.3.1. Механизм восстановление порошков железа, никеля и меди
3.3.2. Механизм металлизации ультрадисперсных гидроксидов железа, никеля, меди и композиций на их основе
3.4. Механизм взаимного влияния оксидов на процесс восстановления
3.5. Получение ультрадисперсных порошков в условиях энергетических воздействий
3.5.1. Влияние бесконтактного электростатического поля на закономерности металлизации кислородсодержащих ультрадисперсных систем
3.5.2. Влияние типа восстановителя и дисперсности оксидов на закономерности их металлизации в бесконтактном электростатическом поле
3.5.3. Восстановление ультрадисперсного оксида кобальта в изотермических условиях при наложении электромагнитного поля
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОЛУЧЕНИЮ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ
4.1. Регулирование свойств наноразмерных металлических систем на основе железа путем управления условиями их формирования
4.1.1. Управление фазовым составом Ее-№, Бе-Со и Бе-Си ультрадисперсных порошков на стадии восстановления кислородсодержащего сырья
^ 4.1.1.1. Рентгенофазовый анализ
4.1.1.2. Анализ фазового состава методом мессбауэровской спектроскопии
4.1.2. Формирование дисперсности наноразмерных порошков на основе Бе, №, Со и Си в ходе восстановления
4.1.2.1. Влияние исходных и промежуточных продуктов на дисперсность наноразмерных порошков металлов
4.1.2.2. Зависимость дисперсности наноразмерных порошков от условий восстановления
4.1.2.3. Влияние состава наноразмерных порошков на дисперсность продукта

4.1.3. Регулирование плотности железо-никелевых и железо-кобапьтовых наноразмерных порошков в ходе их получения

1.3. Закономерности формирования ультрадисперсных оксидных материалов в процессе термообработки исходных гидроксидов
Стадия дегидратации осажденных и соосажденных гидроксидов является следующим этапом в ходе получения УД порошков металлов. Условия ее проведения, также как химический состав и соотношение компонентов > (в случае УД порошков сложного состава), оказывают значительное влияние на дисперсность получаемых УД оксидов.
На основании имеющихся литературных данных в исследовании процессов дегидратации условно можно выделить два направления. Первое связано с изучением кинетики процесса термогравиметрическими и дифференциально-термическими методами /107, 108/. Второе направление связано с исследованием формирования поверхности при разложении гидроксидов /109, 110/, что дает возможность выбирать условия для получения оксидных материалов с максимальной величиной 8уд
Выделению продукта в процессе дегидратации предшествует химическое взаимодействие между анионами. В общем виде оно может быть представлено протонным переносом /107/: 2 ОН- -> О2 + НгО, который часто происходит по реакционной границе раздела; при этом возникающий оксид топоксиально связан с исходным гидроксидом. Для таких реакций характерны возникновения напряжений решетки и растрескивание кристаллов.
В зависимости от природы исходных и конечных веществ, фазовых превращений, идущих при разложении, величина поверхности может меняться различным образом: непрерывно снижаться, оставаться постоянной в широком интервале температур или претерпевать более сложные изменения. Во многих случаях, однако, величина поверхности оксида зависит от температуры прокаливания и степени разложения исходного материала; /105/.
1.3.1. Кинетические закономерности термического разложения гидроксидов железа, никеля, меди, кобальта и гидроксидных композиций на их основе
1.3.1.1. Дегидратация гидроксидов железа, никеля и меди
По данным мессбауэровской спектроскопии гидроксид железа, свежеосажденный из солянокислых растворов, представляет собой смесь сильно гидратированной сс-РеООН и некоторого количества у-РеООН. Продуктом его дегидратации по данным рентгеновского