Диффузия, изотопный обмен по кислороду и структурные фазовые превращения в наноразмерных оксидах

• Автор: Выходец, Евгения Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. КИСЛОРОДНЫЙ ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН В ОКСИДАХ С НИЗКИМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ОБЪЕМНОЙ ДИФФУЗИИ КИСЛОРОДА

I. I Литературные данные, постановка задачи.

1.3 Дополнительные возможности и характеристики методики

1.4 Выбор объекта исследования

1.5 Экспериментальные данные

1.6 Математическая обработка и обсуждение экспериментальных данных

Основные результаты и выводы к главе 1

ГЛАВА 2. КИСЛОРОДНЫЙ ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН В ОКСИДАХ С ВЫСОКИМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ОБЪЕМНОЙ ДИФФУЗИИ КИСЛОРОДА.

2.1 Постановка задачи

2.2 Экспериментальные данные
2.3 Обсуждение данных по кинетике изотопного обмена.
2.4 Обсуждение данных по частоте изотопного обмена
Основные результаты и выводы к главе 2
ГЛАВА 3. КИСЛОРОДНЫЙ ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН И ДИФФУЗИЯ ПО ГРАНИЦАМ НАНОЗЕРЕН В ОКСИДЕ ЕАМИд
3.1 Литературные данные, постановка задачи
3.2 Объект исследования, схема эксперимента.
3.3 Экспериментальные данные
3.4 Обсуждение результатов
Основные результаты и выводы к главе 3
ГЛАВА 4. ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В НАНОРАЗМЕРНЫХ ЯНТЕЛЛЕРОВСКИХ СИСТЕМАХ
4.1 Постановка задачи.
4.2 Модель для описания структурных фазовых превращений.
4.3 Влияние размера нанозерна на характеристики структурного фазового превращения
4.4 Двухфазное состояние наноразмерных систем.
4.5 Влияние случайных полей на характеристики фазового превращения в нанокристаллитах
Основные результаты и выводы к главе 4.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Предложена основанная на измерении изотопного состава твердотельных образцов методика исследования скорости поверхностных реакций при кислородном изотопном обмене газообразного кислорода с оксидными микро и нанопорошками. С помощью этой методики проведено исследование нано и микропорошков оксидов, характеризующихся как очень высокими, так и очень низкими значениями коэффициентов объемной диффузии кислорода. Получены экспериментальные данные по диффузии меченых атомов кислорода по фаницам нанозерен в нанокристаллическом оксиде. Достоверность результатов обеспечило использование модифицированной схемы диффузионного эксперимента и применение дополнительных критериев надежности опытных данных. Проведено исследование кинетики кислородного изотопного обмена газообразного кислорода с выделенным фрагментом оксида границей между нанозернами в массивном нанокристалле. Исследованы в рамках микроскопической модели типы возможных фазовых состояний рассматриваемых нанокристаллических систем, температура и теплота фазовых превращений. ЯТ катионов между неэквивалентными кристаллическими иодрешстками. Разработанная методика исследования скорости поверхностных реакций при кислородном изотопном обмене газообразного кислорода с оксидными микро и наноиорошками. В сс основе лежит измерение средних концентраций изотопов кислорода в порошке, прошедшем отжиг в газообразном кислороде, обогащенном
изотопом О. Установленная теоретически и экспериментально высокая чувствительность кинетики изотопного обмена к размерным характеристикам порошков и, в частности, к присутствию в нанопорошке очень малого числа крупных частиц. Модификация традиционной методики эксперимента но зернограиичной диффузии меченых атомов в оксидах, обеспечившая более достоверную, чем ранее идентификацию диффузионных кинетических режимов в поликристалле. Полученные на этой основе экспериментальные данные по зернограничной
диффузии меченых атомов О в оксиде 1. МпОзб. Результаты теоретического анализа, установившего закономерности изменения параметров структурных фазовых переходов при переводе системы, содержащей ЯТ ионы в нанокристаллическое состояние. Он включает исследования зависимости температуры, скачка энтропии и скрытой теплоты фазового превращения от размера наночастицы, интенсивности случайных кристаллических полей на ЯТ ионах и распределения катионов по неэквивалентным подрешеткам. Теоретические предсказания возможности неоднофазного состояния нанокристаллической системы, т. МпО. Практическая ценность. Информация о кинетике изотопного обмена, диффузии кислорода и фазовых состояниях оксидов наноразмерного масштаба представляет несомненный интерес для практики. Вопервых, перечисленные свойства и характеристики оксидных материалов определяют эффективность применения оксидов во многих химических и электорохимических устройствах. Вовторых, результаты подобных исследований, особенно, на нанопорошках позволят оценить перспективы практического применения соответствующих нанотехнологий и наноматериалов. Кроме того, при выполнении работы наметились подходы для разработки изотопных методов аттестации оксидных нанопорошков. В частности, это касается и технологически важных параметров размерных характеристик и химической активности порошков. Апробация работы. I iii ii, i , xi, i, i, viv, I, Всероссийской научной конференции Химия твердого тела и функциональные материалы. Екатеринбург, i Ii i i ii i i , i, I, 4 5 Ii ii i i ii , , i, , , I, Третьей всероссийской научной конференции по наноматериалам II, Екатеринбург, II Всероссийской конференции Многомасштабнос моделирование процессов и структур в нанотехнологиях, Москва, . Публикации. Основное содержание диссертации изложено в публикациях, в том числе, 5 статьях в отечественных и международных журналах. Структура и объем работы. Диссертациопая работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Содержание работы занимает 1 страницу машинописного текста и включает рисунков и 3 таблицы список литературы включает 9 наименований.