Синтез и физико-химические свойства кристаллических материалов для сенсорных устройств в системе Li2MoO4 - Li2WO4

• Автор: Кирсанова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Фазообразование в системе Ы2МоПУ

1.2. Кристаллическая структура фаз в системе Ы2МоОЫ2ИГ

1.3. Физикохимические и электрофизические свойства

Ы2Мо и Ы2УУ

1.3.1. Физикохимические и электрофизические свойства материалов на основе Ц2Мо и Ы2

1.3.2. Физикохимические и электрофизические свойства кристаллов

1.4. Применение молибдатов и вольфраматов.

1.5. Заклю чение по обзору л итсратуры

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Исходные реактивы 3
2.2. Физикохимические методы анализа и исследований
2.3. Методы выращивания и исследования кристаллов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ФАЗ В
СИСТЕМЕ 1л2М41л2 У
3.1. Исследование условий получения фаз в системе Ы2МоЫ2ИЮ4 и разработка методики синтеза фаз со структурой фенакита.
3.2. Выращивание кристаллов состава Ы2Мо, 1Л2Моо, п ом,
Ы2Мо0.о.
3.3. Выращивание и исследование морфологии кристаллов Ы2Мо, выращенных из водных растворов.
3.4. Получение керамических материалов на основе фаз в системе Ы2Мо Ы2.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И
ВЛАГОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ФАЗ В СИСТЕМЕ 1Л2М4 1л2У.
4.1. Исследование электрофизических свойств керамических материалов на основе фаз в системе Ы2Мо Ы2РУ
4.2. Исследование влагочувствительных свойств керамических материалов на основе фаз в системе Ы2Мо Ы2У.
4.3. Применение сенсоров влажности на основе фаз в системе и2Мои2У.
4.3.1. Применение сенсора влажности при исследованиях регуляции сердечной деятельности.
4.3.2. Разработка канала контроля влаэсности в газовых средах для систем раннего обнаружения утечек водяных паров в производственных помещениях АЭС
4.3.3. Применение системы контроля влажности газатеплоносителя при сушке керамических изделий
5. Исследование люминесцентных и сцинтилляциониых свойств фаз в системе Ы2Мо 1л2У.
5.1. Исследоваше люминесцентных свойств кристаллов Ы2Мо и
Ы2Моооно
5.2. Исследование сцинтилляциониых свойств кристалла Ы2Мо и возможности применения в качестве криогенного фононсцинтилляционного детектора для поиска безнейтринного двойного бетараспада
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Молибдат лития получали методом осаждения из водных растворов парамолибдата аммония и нитрата лития при pH = 5-5-6 с дальнейшим выпариванием получившегося раствора при температуре 0 ч- 0 °С и прокаливанием образовавшегося соединения в атмосфере воздуха при температуре 0 0 С в течение ч []. Также поликристалличсский молибдат лития получали спеканием (сплавлением) молибденового ангидрида Мо с оксидом лития Li, гидроксидом лития LiOH, карбонатом лития Li2C [, ,] или безводного хлорида молибдена МоС (МоС) с оксидом лития Li []. При высокотемпературном синтезе [] молибдат лития получали за счет подвижности как ионов Мо6' , так и ионов ЬГ в процессах реакционной диффузии по следующей схеме: Li2C + Мо —> Li2Mo +С. Лимитирующими стадиями образования Li2Mo служили химическое взаимодействие и внутренняя диффузия реагентов. Синтез молибдата лития в изотермических условиях начинался с 0 °С, причем реакция начиналась с максимальной скоростью и постепенно замедлялась с развитием процесса (табл. В случае твердофазной реакции между безводным хлоридом молибдена МоС (M0CI5) и оксидом лития Li молибдат лития получали при температуре 0 °С в течение ч. М-МОл ^0Л' Л/0? ЫгМоОл Мол. Рис. Рис. Ы.{Мо. Таблица 1. Вольфрамат лития получали методом твердофазного синтеза из Ы2СОз и УОз при разных температурах: при температуре 0 °С в течение двух недель или при 0 -г 0 °С в течение трех дня [7, ], а также сплавлением из 1_л2С и У при 0 °С в течение 1 ч. УСЦ с оксидом лития 1Л при 0 °С в течение ч. Вольфрамат лития, полученный сплавлением, содержал некоторое количество 1л2У7 []. Л2М0О4 и 1л2УС>4, затем тщательно измельченную смесь выдерживали в муфельной печи последовательно при трех режимах: при температуре 0 °С выдерживали в печи 2 часа, при 0 °С - мин, при 0 °С - 1 час соответственно [7]. Некоторые исследователи предварительно прокаливали Ы2У с добавлением от 0,5 до 2 масс. Ы2С при температуре 0 °С в течение нескольких часов для удаления следов 1л2У7 []. Монокристаллы 1Л2Мо длиной -^ мм и диаметром 8-М 2 мм были получены методом Чохральского. ЫгМоОд классификации "ч" без предварительной перекристаллизации. Скорость вытягивания и частота вращения соответственно составляли 3,6 мм/ч и об/мин []. Рост происходил преимущественно вдоль инверсионной оси третьего порядка, в остальных направлениях рост затруднен. Кроме того, затвердевший расплав, оставшийся в тигле после выращивания, внезапно растрескался, что авторы связали с наличием у 1л2Мо фазового перехода типа фенакит-шпинель. Однако осталось неясным, почему аналогичный переход не претерпевает выращенный из расплава монокристалл 1Л2М0О4. Монокристаллы вольфрамата лития выращивали методом Чохральского [,]. К сожалению, авторы не дают информации об условиях роста, размерах и качестве полученных кристаллов, не приводят данных о величинах параметров кристаллической решетки. Я.З или РЗ (С3/). Кристаллическая структура фенакита представляет собой трехмерную решетку из тетраэдров 8Ю" (рис. Согласно классификации силикатов по кремнекислородному числу он относится к островным силикатам с изолированными тетраэдрами []. Число формульных единиц равно 6 (в ромбоэдрической установке) или (в гексагональной) [,]. В структуре фенакита ион кремния имеет координационное число (к. К. ч. Вс“ = 4 , координационный многогранник также тетраэдр. Все анионы кислорода связаны с 2 ионами бериллия и одним ионом кремния, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, координационное число кислорода по суммарному окружению равно 3, координационный полиэдр - треугольник. У этого структурного типа (3) имеет место редкий для силикатов случай, когда каждый ион кислорода принадлежит одновременно трём тетраэдрам (одному иону БГ1' и двум ионам Ве“+), что делает объём, приходящийся на один кислородный анион, весьма малым (У0 = ,2А3) []. Структура фенакитоподобных соединений ажурная, в ней есть сквозные каналы вдоль оси "с". Размер каналов в структуре Г^МоО^ с учетом диаметра иона кислорода (2,2 А) составляет приблизительно 4,2 А []. Согласно фазовой диаграмме (рис. Рис.