Анализ дефектов в структурах гидроксидов и оксидов алюминия на основе рентгенографических данных

• Автор: Шефер, Кристина Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Кристаллические структуры основных гидроксидов алюминия.

1.1.1. Кристаллический бемит и псевдобемит.

1.1.2. Гиббсит и байерит.

1.2. Оксиды алюминия.

1.2.1. Термические превращения гидроксидов алюминия

1.2.2. Представления о структуре переходных форм оксидов алюминия .

1.3. Методы получения гидроксидов алюминия.

1.3.1. Метод осаждения.
1.3.2. Зольгель метод.
1.3.3. Импульсное термическое разложение гиббсита
1.4. Заключение
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Рентгенографические методы исследования.
2.1.1. Метод Ритвельда.
2.1.2. Моделирование дифракционных картин одномерно разупорядоченных материалов.
2.1.3. Моделирование дифракционных картин высокодисперсных систем
2.1.4. Метод радиального распределения электронной плотности.
2.1.5. Проведение рентгенографического эксперимента
2.2. Объекты исследования
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФРАКЦИОННЫХ ДАННЫХ И КРИВЫХ РРЭП ГИДРОКСИДОВ И ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ, СОДЕРЖАЩИХ
ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ
3.1. Моделирование дифракционных картин гидроксидов алюминия.
3.1.1. Влияние размера, формы частиц и наличия микроискажений на дифракционную картину гидроксидов.
3.1.2. Дефекты смешения слоев в бемите
3.1.5. Заключение.
3.2. Модельные кривые радиального распределения электронной плотности гидроксидов и оксидов алюминия
3.2.1. Гидроксиды алюминия
3.2.2. Разные формы оксида алюминия.
3.2.3. Учет занятости разных типов позиций в структуре уАСЬ
3.2.4. Заключение.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ОБРАЗЦОВ ГИДРОКСИДОВ И ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ПО РАЗНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ
4.1. Образцы псевдобемита.
4.1.1. Основные характеристики и дифрактограммы.
4.1.2. Промышленный и осажденный псевдобемиты.
4.1.3. Мелкокристаллический бемит.
4.1.4. Псевдобемит без максимума 0
4.1.5. Результаты исследования методом радиального распределения электронной плотности.
4.1.6. Заключение.
4.2. Образцы уАЬОз.
4.3. Образец разупорядоченного гиббсита
ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ПРОДУКТОВ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ ТЕРМОАКТИВАЦИИ
ГИББСИТА.
5.1. Количественный анализ.
5.1.1. Выбор метода
5.1.2. Подбор эталонов и их характеристика.
5.1.3. Выбор аналитических линий.
5.1.4. Оценка точности количественного рентгенографического анализа
5.1.5. Примеры применения 1радуировочных графиков для количественного фазового анализа.
5.2. Анализ продуктов центробежной термоактивации гиббсита
5.2.1. Продукты термохимической и центробежной термической активации гиббсита фазовый состав, удельная площадь поверхности.
5.2.3. Фазовый состав продуктов активации гиббсита после их прокаливания при температуре 0С
5.2.4. Влияние условий гидратации продукта центробежной термоактивации гиббсита на свойства получаемого гидроксида алюминия
5.3. Заключение
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для синтеза оксидов алюминия с определенными характеристиками важно получать гидроксиды алюминия с заданными физикохимическими свойствами и с хорошей воспроизводимостью. Поскольку объектами исследования являются гидроксиды и оксиды, полученные по различным технологиям, включая новый способ получения оксидов алюминия из продукта центробежной термоактивации гиббсига, ниже сделан обзор по основным методам получения этих материалов. Согласно классификации, предложенной Липпенсом II, в зависимости от размеров частиц и от содержания дополнительных молекул воды в структуре бемитов, их можно разделить на кристаллический бсмит, мелкокристаллический бсмит и псевдобемит. Кристаллический белтт моногидрат алюминия АЮОН, который имеет большие размеры кристаллитов. Структура считается изоморфной структуре гидроксида железа лепидокрокита уБсООН , , . Кристаллические бемиты могут содержать некоторое количество дополнительных молекул воды, поэтому их химическую формулу можно представить как А0Н. Н, где п0. Структурные характеристики кристаллического бсмита приведены в приложении П. Атомы алюминия в кристаллическом бемите окружены деформированной октаэдрической группировкой из атомов кислорода рис. Октаэдры соединяются друг с другом ребрами и вершинами, образуя слои перпендикулярно направлению 0, как показано на рис. Элементарная ячейка вытянута в этом же направлении. Ионы кислорода располагаются в центре слоя, а ОНгруппы снаружи. Слои соединены друг с другом мультиплетными Нсвязями. Псевдобемит имеет дифракционные картины с широкими дифракционными никами, относительное расположение которых сходно с положением наиболее интенсивных дифракциониных пиков кристаллического бемита, поэтому говорят о сходстве их структур. Однако отражение 0 на дифрактограмме псевдобемита несколько смещено в сторону меньших углов, кроме того, изменяется соотношение интенсивностей линий по сравнению с кристаллическим бемитом , . Далее приведены имеющиеся в литературе мнения о причине таких изменений. Рис. Элемент структуры бемита искаженный октаэдр и его расположение в элементарной ячейке а и слоистая структура кристаллического бемита б. А5 О2 ОН, II. Размеры кристаллитов у этого бемита больше, чем у пссвдобемита, но меньше, чем у кристаллического бемита около 0 А . Наиболее прочные связи в структуре расположены вдоль оси а. Рост в направлении оси вдоль которой находятся слабые водородные связи, затруднен . Псевдобемит состоит из частиц в виде тонких пластинок . По результатам уточнения методом полнопрофильного анализа, Бокхими пришел к выводу, что параметры а и Ь практически не зависят от размера частиц, а параметр с увеличивается с уменьшением размеров. Для бемита с большими размерами кристаллитов форма пластинок приближалась к гексагональной , , . При нагревании от комнатной температуры до 0С образцы псевдобемита теряют адсорбированную воду. При нагревании выше 0С происходит перестройка структу ры гидроксида, образуется оксид , , . С уменьшением размеров кристаллитов наблюдается снижение температуры перехода бемита в оксид алюминия изза ослабления связей ООН внутри двойного слоя , . Размер и форма кристаллитов уА0з зависят от размера и формы кристаллитов исходного псевдобемита , , , . По данным инфракрасной спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса, в структуре псевдобемита присутствуют как адсорбированные молекулы воды, так и дополнительные ОНгруппы, не свойственные структуре бемита и находящиеся как на поверхности, так и в объеме 8, , , , , , . Кроме того, после нагревания при 00С, когда физически адсорбированная вода уходит, кроме ОНгрупп в структуре остается некоторая часть молекул воды, связанных, повидимому, более прочно , . Далее об избыточном количестве воды в структуре псевдобемита по сравнению с кристаллическим бсмитом мы будем говорить как о дополнительных молекулах воды, имея при этом в виду, что из них могут образовываться и ОНгруппы. Предположение о том, что в структуре псевдобемита, как и в структуре силикатов, дополнительные молекулы воды встраиваются в межслоевое пространство, и за счет этого увеличивается параметр Ь, является распространенным в литературе , , .