Взаимодействие и фазообразование в системе мелкодисперсных оксидов TiO2-Cr2O3

• Автор: Белая, Елена Александровна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Система СгО

12 Система ТМЭ

13 Система ТЮ2Сг3

1 4 Влияние примесей на фазообразование и рост

кристаллов ТЮ2.

1.5 Структура и химическая активность поверхности оксидов

в мелкодисперсном состоянии

1.6 Выводы по главе. Цель и задачи исследования

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Приготовление образцов системы ТЮгСггОз.
2.2 Магнетохимический анализ образцов
2.2.1 Методика измерения статической магнитной
восприимчивости
2.2.2 Порядок проведения опытов и оценка погрешностей
величины магнитной восприимчивости.
2.3 Магнитные свойства мелкодисперсных оксидных систем
2.4 Количественный химический анализ содержания
ионов Сгбь.
2.5 Спектрофотометрический анализ
2.6 Рентгеновский и электронномикроскопический анализы
2. 7 Математическая обработка эксперимен тальных данных
3 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И
ОКИСЛИТЕЛЬНО ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ТЮ2 Сг3.
3.1 Магнитные свойства системы ТЮ2Сг,.
3.2 Окисление Сгз в системе ТЮ2СГ2О3.
3.3 Влияние Сгз на фазовый переход диоксида титана
3.4 Особенности кинетики взаимодействия в
мелкодисперсной системе ТЮ2 Сгз
3.4.1 Кинетика окисления Сг2Оз
3.4.2 Кинетика образования твердых растворов в
системе ТЮ2Сг3.
4 МАССОПЕРЕНОС В СИСТЕМЕ
МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ОКСИДОВ ТЮ2 Сг3.
4.1 Массоперенос при окислении Сг в системе
ТЮСг3.
4.1.1 Расчет удельной поверхности оксидов и
концентрации поверхностных катионов Сг и Т
4.1.2 Расчет коэффициентов перекрытия.
4. 2 Термодинамические условия окисления Сг3 в
системе ТЮ2Сгз.
4.3 Механизм окисления и последовательность
фазообразования в системе мелкодисперсных
оксидов ТЮСг2Оз
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В керамических методах синтеза независимо от назначения целевого продукта и схемы технологического процесса смеси оксидов в мелкодисперсном состоянии неизбежно испытывают термическое воздействие в интервале температур 0 С, при этом в системе ТЮ2СГ2О3 развиваются процессы, способствующие образованию метастабильных соединений с Сг6т. Известно, что вес соединения с Сг6 являются токсичными для организма человека, поэтому подобные исследования являются актуальными для создания экологически чистых технологий нового поколения. Целыо диссертационной работы является исследование последовательности фазовых превращений при взаимодействии мелкодисперсных ОКСИДОВ ТЮ2СГ2О3. Произвести синтез образцов мелкодисперсных оксидов ГЮ2 и Сг3, а также их смесей. Выявить влияние предыстории получения смесей оксидов на кинетику и механизм взаимодействия в системе ТЮ2СГ2О3. Разработать методики исследования кинетики взаимодействия в системе мелкодисперсных оксидов ТЮ2 и Сг3, с использованием магнетохимического и количественного рентгеновского анализов. Определить кинетические параметры взаимодействия оксидов ТЮ2 и
5. Изучить механизм и определить лимитирующие стадии процессов фазои кристаллообразования в мелкодисперсной системе оксидов ТЮ2 и Сг3. Провести математическую обработку экспериментальных результатов по различным математическим моделям твердофазного взаимодействия. Научная новизна. Впервые исследованы закономерности фазовых превращений в системе мелкодисперсных ОКСИДОВ ТЮ2СГ2О3. Впервые показано, что образованию твердых растворов Сг3 в ТЮ2 предшествует стадия частичного окисления Сг до Сгбь. Впервые выявлено, что максимальное окисление наблюдается при взаимодействии с диоксидом титана анатазной модификации, окисление с рутильной модификацией на два порядка меньше. Впервые установлено, что добавки оксида хрома снижают температуру фазового перехода анатаза в рутил, при этом содержание ионов Сг значительно уменьшается и образуется твердый раствор Сг3 в рутиле. Уточнена верхняя граница растворимости Сг3 в рутиле. Научное и прикладное значение диссертационной работы подкреплено фантами губернатора Челябинской области П. И. Сумина М А, М А. Материалы, полученные на основе твердых растворов системы ТЮгСьОз, могут быть использованы в качестве полупроводниковой керамики, огнеупорных изделий, неорганических пигментов, абразивных полировальных порошков и др. Публикации и апробации работы. По теме диссертации опубликовано научных работ, в том числе статей и 4 тезиса докладов. V Международный Беремжановский съезд по химии и химической технологии, Казахстан, Алматы, г. XVI Международная конференция по химической термодинамике в России ЯССТ, Суздаль, г. X Междисциплинарный международный симпозиум . Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах ОМАЮ, РостовнаДону, г. VIII Всероссийская научнопрактическая конференции студентов и аспирантов Химия и химическая технология в XXI веке, Томск, г. Научнопрактические конференции аспирантов и сотрудников в ЧГПУ и в ЮУрГУ, Челябинск г. ПЛАВА 1. Классическая диаграмма состояния системы СгО, по данным Хансена и Андерко 6, представлена на рис. Более современные данные весьма близки к этой диаграмме 7, 8. Как следует из диаграммы состояния, существует обширная область концентраций, при которых хром и его оксиды не растворимы ни в жидком, ни в твердом состоянии. В системе имеется эвтектика с температурой плавления С. Состав эвтектической смеси близок к химическому составу СЮ ,5 . Растворимость кислорода в твердом хроме составляет примерно 0, при С и снижается при уменьшении температуры. Растворение оксида хрома в металлическом хроме значительно снижает температуру плавления последнего до С при 0,6 СЮ3. Единственный стабильный оксид в данной системе ниже С полуторный оксид Сг имеющий структуру корунда. Температура его плавления С. По данным 9 в сильно окислительных условиях полуторный оксид хрома может растворять избыток кислорода, однако при Ро2 5 Па получить термодинамически стабильный оксид Сг3 нестехиометрического состава не удалось. Многочисленные измерения электропроводности позволяют утверждать, что Сг3 является полупроводником типа Р. Однако, в области высоких температур роль электронной проводимости возрастает. Рис. Диаграмма состояния СгО 6.