Синтез и коллоидно-химические свойства гидрозоля оксогидроксида иттрия

• Автор: Белова, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Физикохимические свойства кислородсодержащих соединений иттрия

1.2. Синтез и некоторые коллоиднохимические свойства гидрозолей, полученных в слабощелочной и нейтральной средах

1.3. Области применения кислородсодержащих соединений итгрия

1.4. Агрсгативная устойчивость и закономерности коагуляции

гидрозолей оксидов и гидроксидов

1.5. Выводы из литературного обзора.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследований.

2.2. Методы исследований
2.2.1. Методики синтеза гидрозоля.
2.2.1.1. Метод пептизации.
2.2.1.2. Метод прямой конденсации.
2.2.1.3. Метод замены растворителя
2.2.2. Определение концентрации дисперсной фазы гидрозоля
2.2.2.1. Определение концентрации гидрозоля термогравиметрическим методом.
2.2 Определение концентрации гидрозоля комплексоно
метрическим титрованием.
2.2.3. Определение величины гидрозоля
2.2.4. Определение удельной электропроводности
2.2.5. Определение фазового состава частиц гидрозоля
2.2.6. Определение размеров частиц гидрозоля
2.2.7. Определение плотности частиц дисперсной фазы.
2.2.8. Определение элекгрофоретпческой подвижности и
электрокинегического потенциала частиц дисперсной фазы
2.2.9. Определение агрегативной устойчивости гидрозоля.
2.2 Определение реологических свойств гидрозоля.
2.2 Термический анализ
2.2 Концентрирование синтезированного гидрозоля.
2.2 Определение характеристик образцов керамики.
2.2 Определение люминесцентных свойств образцов
люминофоров.
3. СИНТЕЗ И НЕКОТОРЫЕ КОЛЛОИДНОХИМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОЗОЛЯ УООН
3.1. Синтез гидрозоля оксогидроксида иттрия
3.2. Фазовый состав и размер частиц гидрозолей оксогидроксида
иттрия
3.3. Плотность частиц дисперсной фазы
3.4. Электроповерхностные свойства гидрозоля.
4. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ
ГИДРОЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА ИТТРИЯ.
4.1. Интервал агрегативной устойчивости гидрозоля
4.2. Устойчивость и коагуляция золя в присутствии
электролитов
4.3. Факторы агрегативной устойчивости гидрозоля.
4.4. Расчет потенциальных кривых взаимодействия частиц в
гидрозоле.
5. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ГИДРОЗОЛЕ
ОКСОГИДРОКСИДА ИТТРИЯ.
5.1. Образование пространственных спруктур в гидрозоле
УООН, не содержащем электролиты.
5.2. Структурообразование в золе УООН в присутствии
электролитов.
6. ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА
ИТТРИЯ.
6.1. Применение гидрозоля УООН как стабилизатора
циркониевой керамики.
6.2. Получение люминофоров на основе гидрозоля УООН
7. ВЫВОДЫ
8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ


В работе было установлено, что в матрицах, в частности, оксогидроксида иггрия возможно формирование и сосуществование четырех типов надмолекулярных структур упорядоченных плоскостных образований, сотовой структуры, неупорядоченных палочкообразных фрагментов и крупных винтообразных свитков рис. По мнению автора работы для оксогидроксида иттрия характерна комбинация разных типов надмолекулярной организации гелей, состав и устойчивость которых зависит от действия неорганической кислоты. Все гели были высушены при комнатной температуре и сформированы в гранулы. Во всех образцах, по данным оптической микроскопии, сосуществуют упорядоченные плоскообразные образования и сотовая структура. Большая доля упорядоченных плоскостных образований обусловливает большее время растворения геля в НЫОз. При этом соты, сосуществующие с упорядоченными плоскостными образованиями, оказываются более способными к пептизации при контакте с растворами одноименных ионов, чем соты с преобладанием неупорядочной структуры. Рис. Надмолекулярная структурная организация гелей оксогидроксида иттрия а упорядоченные плоскостные образования, б соты, в беспорядочно расположенные палочкообразные фрагменты, г винтообразные свитки. Такие же результаты получены и в работе . К первой группе относятся спиралевидные и плоскостные частицы. Ко второй гелевые агрегаты без выраженной структуры, низкомолекулярные олигомерные частицы и фрагменты разрушенных упорядоченных структур. Упорядочные полимерные фракции образуют стекловидную часть геля, а неупорядочные мелообразную, при сушке в вакууме гелей состоящих из оксогидроксидов металлов см. Рис. Микрофотография частиц , высушенных в вакууме при С а Мелообразные, бд стекловидные . Согласно , мелообразная фракция геля УООН состоит из высокодисперсных гранул, имеющих большой разброс по физикохимическим параметрам, низкую кислотную и термическую устойчивость, а также сорбционную активность. Для данной фракции геля оксогидроксида иттрия характерно большое количество влаги, удаляемой при температурах X 0 С. Стекловидная часть геля результат направленного структурообразования имеет высокую устойчивость к термической и кислотной деструкции. Термический анализ показал, что эта часть геля УООН отличается высоким содержанием структурно связанной воды до мольмоль оксида для трехвалентных металлов, в том числе воды, отщепляющейся при температурах 0 0 С мостиковые ОН группы, массовая доля которой доходит до . В работе была установлена зависимость энтальпии реакции присоединения мономера к полимерному звену от степени полимеризации оксогидроксида иттрия УООНп. С увеличением степени полимеризации энтальпия образования ассоциатов периодически уменьшается и от положительных значений переходит в область отрицательных величин. По мнению авторов расчет энтальпии реакции подтверждает, что процесс полимеризации геля энергетически выгоден. В отличие от гидроксида и оксогидроксида, свойства оксида иттрия изучены более подробно. Однако, в литературе встречаются немногочисленные сообщения о составе и форме частиц оксида иттрия, полученного после термообработки осадка, образующегося при осаждении соли иттрия водным раствором основания. Оксид иттрия получают разложением хлорида, сульфата, оксалата, карбоната иттрия, а также из гидроксида иттрия , и из гидроксонитрата оксида иттрия при температуре 1 0 С. Кристаллические частицы У3, в зависимости от начальных условий синтеза, могут иметь разную форму и размеры. Было установлено, что в процессе гидролиза нитрата иттрия в гидротермальных условиях образуются три соединения основной нитрат иттрия У2ОН5. Н, гидроксонитрат оксида иттрия УОН9КОз и гидроксид иттрия УОНз. Рис. Микрофотографии ТЕМ оксида иттрия, полученного из УОНз в гидротермальных условиях X 0 С и среды ,5, с последующей прокалкой при 0 РС . При температуре синтеза ниже 0 С и значениях дисперсионной среды от 6,0 до ,2 образуется У2ОН5. ЫОзо. Н. В этом случае частицы оксида иттрия, полученные в результате прокалки основного нитрата иттрия при 0 С на воздухе, имеют форму чешуек. Размеры чешуек составляют 0 нм. При увеличении начальной величины дисперсионной среды размеры частиц уменьшаются. На рис. УОН3. Как видно из этого рисунка, частицы оксида иттрия, полученные при прокалке УОН3, представляют собой трубки.