Твердофазный синтез литиевых ферритов в пучке ускоренных электронов

• Автор: Гальцева, Ольга Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ ФЕРРИТОВ

1.1. Общая характеристика ферритов.

1.1.1. Кристаллография шпинельных соединений

1.1.2. Химические свойства феррошпинелей

1.2. Основные методы синтеза оксидных материалов.

1.2.1. Синтез с использованием физических методов гомогенизации исходной смеси.

1.2.2. Методы химической гомогенизации

1.3. Синтез литиевых ферритов

1.4. Кинетическое описание твердофазных реакций

1.4.1. Кинетика гетерогенных химических реакций.

1.4.2. Способы активации твердофазных реакций.
1.5. Состояние вопроса и постановка задачи исследовании
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Приготовление реакционных смесей и образцов.
2.2. Радиационнотермический синтез
2.3. Термический синтез
2.4. Рентгеновская дифрактометрия
2.4.1. Методика рентгенофазового анализа.
2.4.2 Описание экспериментальных дифрактометрических установок
2.5. Методика магнитных измерений
2.6. Дифференциально сканирующая калометрия ДСК и термогравиметрия ТГА .
ГЛАВА 3. ТЕРМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЛИТИЕВЫХ ФЕРРИТОВ ПРИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ОБЖИГА.
3.1. Термические ТГАДСК и дифрактометр и ческие исследования компонентов реакционных смесей.
3.2. Неизотермические взаимодействия в системе Ц2СОз а Ге3.
3.3. Фазовый состав реакционной смеси до и после фракционного неизотермического обжига.
3.3.1. Изменения фазового состава реакционной смеси после неизотермического обжига
3.3.2. Влияние плотности реакционной смеси и скорости нагрева образцов на зависимости ТГАДСК.
3.3.3. Изменения фазового состава реакционной смеси на различных этапах неизотер.мического нагрева.
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ
ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАДИАЦИОННОТЕРМИЧЕСКОГО
СИНТЕЗА ПЕНТАФЕРРИТА ЛИТИЯ В СИСТЕМЕ Ы2С Ге3
4.1. Температурная зависимость радиационнотермического синтеза пентаферрита лития.
4.2. Кинетические исследования изотермического синтеза пентаферрита лития из реакционной смеси состава
4.3. ТГДСК исследования РТ эффекта при синтезе пентаферрита лития из
реакционной смеси состава .
ВЫВОда .
ГЛАВА 5. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОМ И РАДИАЦИОННОТЕРМИЧЕСКОМ РАЗОГРЕВЕ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ СОСТАВОВ И
5.1. Термоаналитические исследования синтеза ортоферрита лития
5.2. Исследования методом рентгенофазового анализа синтеза ортоферрита лития из реакционной смеси состава
5.3. Синтез пентаферрита литая по реакции ЫГе2Ге3 ЬРе
состав .
5.3.1. Фазовый состав реакционных смесей и его зависимость от температуры, длительности и режима ферритизации.
5.3.2. Калориметрические и магнитные исследования реакционных смесей после проведения термической и радиационнотермической ферритизации
ВЫВОДЫ .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Химическая формула простых т. О 2 1, где наряду с ионами кислорода ионный радиус 1, и трхвалентного железа ионный радиус 0, А присутствуют ионы Ме2 в виде 2, Со2, М2, Мп2, Сх О2 и , ионные радиусы которых лежат в пределах от 0,4 до
Рис. К этой же группе относятся ферриты одновалентного лития Ы О2 Ре к т2 п 5 9, . В зависимости от распределения катионов различают структуры нормальной и обращнной шпинели. В нормальной шпинели все ионы Ме2 находятся в тетраэдрических положениях А положения, ионы Реи в октаэдрических. В обращнной шпинели тетраэдрические положения занимает половина ионов е, а другая половина этих ионов и ионы Ме2 находится в октаэдрических положениях . В положения. Ионы, находящиеся в октаэдрических положениях, в химической формуле заключаются в квадратные скобки. В этом случае нормальная шпинель запишется в виде МееО а обращнная в виде РеМеРе. Ионный радиус. Тетраэдрические междоузлия имеют меньшие размеры, чем октаэдрические, поэтому можно ожидать, что они будут заниматься преимущественно ионами меньшего радиуса. Поэтому, трехвалентные ионы, как правило, предпочитают занимать преимущественно тетраэдрические положения, что способствует образованию обращнной структуры. Электронная конфигурация. Кристаллическое поле имеет различную симметрию в тетра и октаэдрических позициях. Энергетически выгодное распределение заряда катиона в кристаллическом поле будет определяться соответствием симметрии поля с симметрией электронной оболочки иона. Электростатическая энергия. В соответствии с принципом минимизации свободной энергии решетки наиболее вероятно катионное распределение, когда ионы с наибольшим положительным зарядом располагаются в октаэдрических узлах, а ионы с наименьшим положительным зарядом в тетраэдрических положениях. Таким образом, система будет обладать минимальной маделунговской энергией в случае размещения ионов с наибольшим положительным зарядом в окружении шести ионов кислорода и ионов с наименьшим положительным зарядом в окружении четырех ионов кислорода. Следует также отметить, что кристаллохимия ферритов валентность катионов, симметрия их окружения и характер химической связи определяет их магнитные, электрические и другие свойства 9, , . Существует тесная связь между магнитными свойствами ферритов и их кристаллической структурой Магнитные свойства шпинельных соединений обусловлены обменным взаимодействием между спиновыми магнитными моментами соседних катионов с незаполненными 3с1 уровнями. В феррошпинелях имеется две такие подрешетки подрешетка А катионы в тетраэдрических промежутках и подрешетка В катионы в октаэдрических промежутках. Исходя из теории Нееля , косвенное отрицательное обменное взаимодействие между электронами ионов в этих подрешетках с участием ионов кислорода имеет различную величину и вследствие антипараллельной ориентации магнитных моментов приводит к спонтанной намагниченности феррошпинелей. Результирующим магнитным моментом соединения является разница между намагниченностью тетраэдрической и октаэдрической подрешеток 1. Для изменения намагниченности простых ферритов в кристаллическую решетку вводят диамагнитные или магнитные ионы, спиновый магнитный момент которых отличен от магнитного момента иона Ре3. Для увеличения намагниченности насыщения вводятся ионы, стремящиеся занять тетраэдрические положения в катионной подрешетке 7г С, Оа3, 1п3, Ое4 Вп а для обратного эффекта вводятся ионы, которые пытаются попасть в октаэдрические узлы подрешетки А3, Сг3 ЯИ3, ТГ, ЯЬ . Направления векторов намагниченности в веществе обусловлены такими факторами, как кристаллографическая магнитная анизотропия и К2 анизотропия вследствие магнитострикции и механических напряжений А,о и Хц для кубической системы, и т. Эти параметры определяют размеры доменов и доменных стенок, что определяет динамику процессов перемагничивания, форму петли гистерезиса, температурную зависимость магнитных характеристик 8, . Взаимосвязь таких важных величин, как коэрцитивная сила Нс и начальная магнитная проницаемость ци, отражена ниже 1.