Синтез наноразмерных оксидов циркония и иттрия пиролизом пероксосоединений

• Автор: Поликанова, Александра Станиславовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Химические методы получения наночастиц.

1.1.1. Метод химического осаждения.

1.1.2. Зольгель метод синтеза порошков

1.1.3. Распылительная сушка

1.1.4. Криохимический метод

1.1.5. Метод гетерофазного синтеза.

1.2. Гидроксид циркония.

1.3. Перекисные соединения

1.4. Диоксид циркония.

1.4.1 . Диаграмма состояния и кристаллохимия 2Ю2.
1.4.2. Влияние размера частиц на полиморфизм диоксида
циркония.
1.4.3 Влияние стабилизирующих добавок на полиморфизм диоксида циркония. Диаграммы состояния систем на основе 2Ю2.
1.5 Оксид иттрия
1.5.1 Физикохимические свойства оксида иттрия.
1.5.2. Некоторые сведения о получении оксида иттрия для прозрачной керамики ее основные свойства.
1.5.2.1 Методы получения прозрачной керамики на основе оксида иттрия с использованием спекающих добавок ТЬ,
НЮ2,2Ю2и др.
1.5.2.2 Способы синтеза некоторых прекурсоров оксида иттрия для получения прозрачной керамики без спекающих добавок.
Цель работы.
ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Исходные материалы
2.2 Методика приготовления исходных растворов
2.3 Количественный анализ на содержание активного кислорода
2.4 Метод ДТА и ТГ.
2.5 ИКспектроскопия диффузного отражения
2.6 Определение удельной поверхности порошка.
2.7 Методы определение фазового состава и морфологических особенностей порошков.
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОПЕРОКСИДА ЦИРКОНИЯ.
3.1 Исследование влияния природы аниона соли циркония на содержание активного кислорода в пероксидных соединениях
3.2. Исследование влияния типа осадителя на содержание активного кислорода и морфологию гидропероксида циркония
3.2.1 Получение гидропероксида циркония из раствора оксихлорида циркония осаждением гидрокарбонатом натрия 2гОН Н2 ЛМаНСОз
3.2.2. Получение гидропероксида циркония путем осаждения
гидрокарбонатом аммония 2гОН2 Н2О2 МЦНСОз
3.2.3 Получение гидропероксида циркония осаждением
гидроксидом аммония 2гОН2 Н2 ЫН4ОН
3.3. Исследование процесса фазовых превращений при нагревании гидропероксидов в температурном интервале С
3.4. Сравнение процесса фазовых превращений гидроксида и
гидропероксида циркония
3.5 Соосаждение пероксида циркония с 4х валентным церием
3.5.1 Получение сложного гидропероксида циркония церия состава, рассчитанного на оксиды 2гСе 5 мол., мол., мол
3.5.2. Исследование термического разложения полученных гидропероксидов циркония церия
3.5.3. Высокотемпературный рентгенофазовый анализ сложных
гидропероксидов циркония церия.
Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА ПРЕКУРСОРОВ НАНОРАЗМЕРНОГО ОКСИДА ИТТРИЯ.
4.1. Получение и исследование свойств карбоната иттрия, полученного при
4.2. Получение и исследование свойств карбоната иттрия, полученного
при 7.
4.3 Получение нанопорошков оксида иттрия из карбонатных соединений иттрия методом топохимического воздействия пероксидом водорода
4.3.1 Исследование кинетики взаимодействия пероксида водорода с гидроксокарбонатом иттрия
4.3.2 Исследование процесса изменения кристаллической структуры и морфологии порошков карбоната иттрия в зависимости от времени взаимодействия с раствором пероксида водорода.
Выводы к главе 4.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработка химических основ синтеза наноразмерных порошков оксидов циркония и иттрия из хмалорастворимых соединений, содержащих активный кислород Од. Разработки методик синтеза чистого гидропероксида циркония и с различным содержанием стабилизирующей добавки СеОг, служащего прекурсором для диоксида циркония. Исследования особенностей фазовых превращений диоксида циркония в процессе термообработки пероксидных прекурсоров и установление отличий от процесса пиролиза обычного гидроксида циркония. Изучения влияния среды на механизм образования карбонатных соединений иттрия при осаждении катионов У3 бикарбонатом аммония из водных растворов неорганических солей. Изучения кинетики топохимического взаимодействия гидроксокарбоната иттрия с раствором пероксида водорода. Исследование влияния временного фактора при взаимодействии гидроксокарбоната иттрия с пероксидом водорода на изменение морфологических характеристик твердой фазы до и после термообработки в температурном интервале С. Сравнения свойств оксида иттрия, полученного из карбонатных соединений и из соединений, содержащих активный кислород. Научная новизна. Впервые установлено, что из соединений циркония и иттрия, содержащих в своем составе 0А в процессе термообработки в температурном интервале 0С формируются наночастицы диоксида циркония и оксида иттрия. Установлены особенности фазовых превращений прекурсора на основе гидропероксида циркония при синтезе чистого диоксида циркония и содержащего стабилизирующую добавку СеС2. При нагревании гидропероксида циркония кристаллизация диоксида циркония начинается уже при 0С, а при 0С продукт представляет собой кристаллический диоксид циркония в тетрагональной модификации. При нагревании образца в интервале температур С размер образующихся кристаллитов меняется от нм до нм. С размер ее частиц увеличивается, и фазовое превращение 1т происходит при критическом размере нм. Установлено, что при осаждении катионов иттрия раствором гидрокарбоната аммония при 7 образуется новое соединение состава У0НС0з2Н. Определены параметры элементарной ячейки У0НС0з2Н. Впервые топохимическим взаимодействием гироксокарбоната иттрия с раствором пероксида водорода получено соединение состава УНС0з2Н. Установлен механизм и кинетика гетерофазного взаимодействия гидроксокарбоната иттрия с раствором пероксидом водорода. Определены температурновременные условия протекания синтеза порошков, обеспечивающих повышенную экономичность процессов планируемых технологий. Показана перспективность полученных наноразмерных диоксида циркония и оксида иттрия для формирования совершенной керамики конструкционного и функционального назначения. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Перспективы их применения для изготовления керамики обещают существенный прогресс в материаловедении и физике твердого тела. В области оксидной керамики снижение размеров частиц исходного порошка от микро до наноразмеров позволяет активизировать процесс спекания и получить высокоплотную керамику с улучшенными механическими характеристиками и с особыми физикохимическими свойствами. Уникальность последних обусловлена тем, что при переходе от макро и микро к нанометровому диапазону размеров частиц твердых тел менее 0 нм или 0,1 мкм свойства веществ существенно изменяются. Эти изменения затрагивают основные характеристики твердого тела параметры решетки, электронную структуру, температуру плавления и фазовых превращений, температуры Дебая и Кюри, скорость диффузии и химических реакций 1. Из за высокой поверхностной энергии элементы наноструктуры являются исключительно химически активными и интенсивно взаимодействуют с окружающей средой. При взаимодействии с окружающей средой могут наблюдаться нежелательные химические превращения, агрегация и рост элементов структуры за пределы наноразмеров, приводящие к потере уникальных свойств, присущих наноразмерам. Поэтому основная проблема технологии наноматериалов сохранение элементов наноструктуры, химического состава и размеров, позволяющих относить их к наноструктуре. Структура и свойства керамических наноматериалов главным образом определяются структурой и свойствами используемых порошков.