Синтез и физико-химическое исследование систем со структурой граната на основе гидроксидов железа, хрома, самария

• Автор: Афонина, Людмила Петровна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1 Краткие сведения о структуре граната.

1.2. Способы получения гранатов.

1.3 Обзор бинарных систем оксидов 13 М3 Я ион РЗЭ и УМе, А1, Сг со структурой граната.

1.3.1. Система Рез М3 35

1.3.2. Система Рез Л 35.

1.3.3. Система ИОз Сг3

1.4.Возможности изоморфного замещения в структуре граната.

1.5. Сложные системы оксидов со структурой граната.

Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Методика синтеза гранатов
2.2. Методы исследования
2.2.1. Термогравиметрический метод анализа
2.2.2. Рентгенофазовый анализ
2.2.3. Рентгенофлуоресцснтьй анализ.
2.2.4. ИКспектроскопический метод анализа.
2.2.5. Метод измерения магнитной восприимчивости ферритовгранатов.
2.2.6. Метод кластерных компонентов.
Глава 3. Основные результаты и их обсуждение.
3.1. Синтез и физикохимическое исследование СОГ самария и железа III 35.
3.2. Синтез и физикохимическое исследование СОГ самария, неодима и железа III со структурой граната
3.3. Синтез и исследование СОГ 8шОН3 еОН3 А1ОИ3.
3.4. Синтез и исследование СОГ 8шОНз СгОИз
Выводы.
Литература


Среди методов синтеза гранатов твердофазный синтез и термообработка совместно осажденных гидроксидов СОГ ОНз МОНз, взятых в стехиометрическом соотношении 35. Образование ферритаграната самария методом совместного осаждения гидроксидов не изучалось, а замешенные гранаты на основе гидроксидов алюминия, железа и самария предсказаны в основном только теоретически. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал но исследованию условий, кинетики, механизма образования гранатовых структур из гидроксидов металлов. Однако в связи с большим практическим интересом к этим материалам требуется их дальнейшее легальное изучение. Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом РАН по теме Научные исследования высшей школы в области химии и химических продуктов. Разработка новых путей синтеза и исследования физикохимических свойств систем на основе оксидов и гидроксидов. Цель работы. Синтез и физикохимическое исследование свойств сложных оксидных систем со структурой граната на основе гидроксидов железа, хрома и самария. Конкретные задачи исследования. Изучить влияние условий синтеза на механизм образования граната в системе 8тОНзРеОИз 35. Провести физикохимическое исследование данной системы. ОН3 у РеОН3 5уА1ОН3 у03. С позиции метода кластерных компонентов МКК объяснить влияние природы ионовзаместителей на параметры кристаллической решетки и магнитные свойства замещенных гранатов. Экспериментально проверить влияние условий синтеза на физикохимические свойства системы 8тОН3СгОН3 и возможности образования гранатов в системе шОН3 хСгОН3 5х А1ОНз х 2. Глава 1. Синтетические гранаты являются структурными аналогами природных гранатов. Состав природных гранатов можно выразить формулой АзВ28Ю. А обозначены двухвалентные металлы Са, М, Мп, РеН, а буквой В трехвалентные металлы А1, Сг, Л9 V, Ре 1. Для выражения состава синтетических гранатов в литературе принято несколько обозначений 1 общей формулой ЯзМ2 2 системой оксидов И2ОзМ2Оз35, где Я ион иттрия У3 или ион лантаноида Ьп3, М. А, Оа3 или Ре3 3 СзА2Рз2, где фигурными, квадратными и круглыми скобками указаны додекаэдрические, октаэдрические и тетраэдрические позиции катионов в структуре граната соответственно. В ходе исследований структуры природных 1 и синтетических 1ранатов для УзГезОп 24 было найдено, что эти соединения принадлежат к кубической группе симметрии 1аЗ1. Я3М,2 то есть 0 ионов ионов О2, иона Я3 и ионов М3, находящихся в различных кристаллографических положениях. В этой структуре катионы, меньшие но размеру, чем анионы О2, расположены в пустотах кислородного каркаса трех типов. В ячейке, например, ферритаграната иттрия УзРезО2, шестнадцать ионов железа Ре3 занимают октаэдрические положения а, и каждый из них окружен шестью ионами кислорода двадцать четыре иона Ре3 занимают положение с в центре тетраэдров, образованных ионами кислорода Ионы иттрия У3 размещены в центре двенадцатигранников с восемью вершинами, занятыми ионами кислорода. Ионы кислорода не имеют плотнейшей кубической упаковки. Каждый из девяноста шести ионов кислорода в ячейке находится в положении Ь, в котором соприкасаются вершинами тетраэдр, октаэдр из ионов Ре3 и два додекаэдра неправильной формы из ионов У3. Таким образом, каждый атом кислорода имеет в качестве ближайших соседей два иона У3, один ион Ре3 а и один ион Ре3 б. Поэтому при записи граната пользуются формулой СзА2Пз2, в которой три типа скобок соответствуют позициям с, а, 1 катионов с координационными числами 8, 6 и 4. На рис. Схема позволяет объяснить магнитные свойства кристаллов граната на основе теории ферримагнетизма, которая принадлежит Неелю 6. Неель предложил рассматривать решетку ферритаграната в магнитном отношении как совокупность трех неэквивалентных магнитных подрешеток октаэдрической а и тетраэдрической ф, где расположены ионы Ре3, и додекаэдрической с, где расположены ионы редкоземельного элемента К3. Между ионами Я3 с, Ре3 а и Ре3 ф существуют косвенные обменные взаимодействия, которые осуществляются через посредство ионов О2. При рассмотрении ферримагнетизма ферритовгранатов возможны два основных случая. Рис.