Синтез гидрозоля диоксида церия и исследование его коллоидно-химических свойств

• Автор: Жилина, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Основные свойства кислородсодержащих соединений церия

1.2. Области применения диоксида церия

1.3. Методы получения диоксида церия с высокой удельной поверхностью

1.3.1. Получение диоксида церия из гидроксида

1.3.2. Получение диоксида церия из карбоната

1.3.3. Зольгель технология и ее преимущества

1.4. Коллоиднохимические свойства некоторых гидрозолей оксидов металлов

1.5. Выводы из литературного обзора

2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методики проведения экспериментов
2.2.1. Методики синтеза гидрозоля III с величиной рН1 ,,0
2.2.2. Методика синтеза гидрозоля с величиной рН9
2.3. Методика определения концентрации ионов церия Се3 в кислых растворах
2.4. Определение концентрации церия гравиметрическим методом
2.5. Определение размеров частиц гидрозолей церия
2.6. Определение электрофоретической подвижности частиц гидрозолей
2.7. Определение агрегативной устойчивости гидрозолей церия
2.8. Проведение реологических исследований
2.9. Синтез полимера оксогидроксида циркония
2 Термогравиметрическое и рентгенофазовое исследование образцов
3. Синтез и коллоидно химические свойства гидрозолей диоксида церия
3.1. Гидрозоли диоксида церия с дисперсионной среды 1,,0
3.1.1. Отработка методов получения агрегативно устойчивых гидрозолей диоксида церия
3.1.2. Фазовый состав и размер частиц
3.1.3. Исследование факторов агрегативной устойчивости гидрозолей диоксида церия
3.1.3.1. Электрофоретическая подвижность частиц
3.1.3.2. Агрегативная устойчивость гидрозолей диоксида церия в присутствии электролитов
3.2. Гидрозоли с дисперсионной среды 9,0 ,5
3.2.1. Некоторые особенности гидрозолей диоксида дерия. полученных в щелочной среде рН9,5 .0
3.2.2. Исследование факторов агрегативной устойчивости щелочных золей
3.2.2.1. Электрофоретическая подвижность частиц гидрозолей
3.2.2.2. Исследование быстрой коагуляции щелочных гидрозолей диоксида церия в присутствии некоторых электролитов
3.3. Стабилизация гидрозолей диоксида церия с дисперсионной среды 1,,0
4. Получение ультрафильтрационных селективных слоев на основе гидрозолей диоксида церия
4.1. Выбор состава композиции
4.2. Выбор режима термообработки селективного слоя
4.3. Получение ультрафильтрационных мембран на основе гидрозолей диоксида церия
4.4. Оценка разделительных характеристик полученных мембран
5. ВЫВОДЫ
6. ЛИТЕРАТУРА
7. ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Влияние природы аниона соли на величину осаждения СеОН3 . Се 3 5 Н Се3ОН5 4 5 Н 1. Гидроксиды Се IV подробно исследованы в работе . В частности, показано, что гидроксид церия IV, осажденный из водного раствора ЫНСеЫОзб небольшим количеством аммиака, а затем отмытый и проанализированный во влажном состоянии, в первые минуты содержит четыре ОН группы на один атом церия, но быстро стареет. Старение идет быстрее на воздухе, чем под маточным раствором и сопровождается дополнительным образованием аморфного осадка переменного состава. Гидроксид церия IV, синтезированный из ННСеЖзб по твердофазному механизму , первые минут практически не содержит аморфной фазы, но не имеет постоянного состава. Попытки установить состав этого продукта предприняты в работе с использованием ИКспектроскопии авторами сделано предположение о том, что строение исследуемых соединений сильно изменяется с течением времени. Нагревание влажного гидроксида Се IV, кипячение в виде водной суспензии или обработка водяным паром не ведет к увеличению отношения ОНМе Ме металл. Подобные операции с состаренными гидроксидами других редкоземельных элементов приводят к реакции деоксоляции
МеО Н Ме ОН2 1. Однако эта реакция преобладает в том случае, когда осадок состоит преимущественно из гидроксида и оксигидроксида. В случае же гидроксида церия превалирует процесс старения. В целом, обобщая литературные данные, следует отметить, что наиболее устойчивыми соединениями церия являются те, в которых ион церия находится в степени окисления 4. Этот ион, имеющий большой заряд, проявляет отчетливо выраженную склонность к гидратации получающийся в результате ион СеНп 4 является довольно сильной кислотой 7 и устойчив только в концентрированных растворах хлорной кислоты. Анионы других кислот координируют с церием, что было доказано при исследовании зависимости потенциала пары Се 3Се 4 от природы кислоты , . Авторами этих работ рассчитаны константы комплексообразования в присутствии , 3, 2 и НСЮ4 и отмечена сложность расчета констант гидролиза изза одновременного протекания процесса полимеризации гидролизованных форм Се 4. Именно эта склонность ионов церия к участию одновременно в нескольких типах реакций окисления, комплексообразования и полимеризации значительно усложняет как получение, так и исследование его соединений. Завершая эту часть литературного обзора, можно сказать, что наиболее устойчивым кислородсодержащим соединением, как уже отмечалось, является диоксид церия, основные физические свойства которого приведены в таблице 1. Таблица 1. Основные физические свойства диоксида церия . Благодаря своим свойствам, Се в составе различных оксидных композиций широко используется для получения материалов самого различного назначения. Наиболее распространенные области применения этого оксида рассмотрены в следующем разделе. Диоксид церия уже долгое время используется в керамической промышленности, например, для изготовления огнеупорных тиглей, различных покрытий, изоляторов . Велико значение диоксида церия в стекольной промышленности, изготовляющей оптическое стекло специального назначения . Кроме этого, Се является хорошим диэлектриком, особенно в смеси с оксидом титана, что позволяет использовать его в радио и светотехнике . Диоксид церия оказался чрезвычайно ценным абразивом и нашел применение для шлифовки оптического стекла полирит. Скорость работы с Се по сравнению с другими абразивами повысилась в раза при высоком качестве шлифовки . В настоящее время все большее распространение получают каталитические ультрафильтрационные мембраны, для изготовления которых используются высоко дисперсные оксиды различных металлов, в частности, диоксид церия . Одной из наиболее широко развивающихся сейчас областей применения диоксида церия является изготовление на его основе в смеси с соединениями стронция и алюминия различных люминофоров. Такие высокоэффективные люминофоры могут быть использованы в ртутных лампах и ТУ трубках, наравне с синим фосфором , . В последнее время диоксид церия широко используется в составе различных катализаторов.