CC BY
48
Сведения об авторах
Вдовиченко Даниил Андреевич,
студент 4 курса
Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, Россия, 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 50а, e-mail: [email protected]
Гостева Алевтина Николаевна,
кандидат химических наук, научный сотрудник ИХРЭМС ФИЦ «КНЦ РАН», Апатиты, Россия
Кузьмич Любовь Филипповна,
научный сотрудник
ИХРЭМС фИц «КНЦ РАН», Апатиты, Россия
Vdovichenko Daniil Andreyevich,
4th Year Student
Apatity Branch of Murmansk State Technical University, Russia, Apatity, Fersman str., 50a, e-mail: [email protected]
Gosteva Alevtina Nikolayevna,
PhD (Chemistry), Researcher
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia
Kuz'mich Lyubov' Filippovna,
Researcher
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "KSC of the RAS", Apatity, Russia
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.PRIL.29-31 УДК 546.650:546.831.4:54.31:53.091
В. Ю. Виноградов
Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета
ТВЕРДОФАЗНЫЙ СИНТЕЗ Gd2Z^ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕХАНОАКТИВАЦИИ Аннотация
В работе описан твердофазный метод синтеза нанокристаллического цирконата гадолиния Gd2Zr2Ü7 c применением механоактивации смеси оксидов циркония и гадолиния.
Ключевые слова:
твердофазный синтез, цирконат гадолиния, нанокристаллы.
V. Yu. Vinogradov
Apatity Branch of Murmansk State Technical University
SOLID-PHASE SYNTHESIS OF Gd2Z^ USING MECHANICAL ACTIVATION
Abstract
The solid-phase synthesis of nanocrystalline gadolinium zirconate Gd2Zr2Ü7 using mechanical activation of zirconium oxide and gadolinium oxide mixture is described.
Keywords:
solid-phase synthesis, gadolinium zirconate, nanocrystals.
Цирконаты редкоземельных элементов Ln2Zr2O7 являются перспективными материалами для применения в качестве ионных проводников, диэлектрических материалов, термобарьерных покрытий, а также как матрицы для утилизации высокорадиоактивных отходов [1-3]. Основным недостатком традиционного твердофазного синтеза Gd2Zr2O7 является длительное многократное нагревание смеси оксидов при температуре до 1400 оС с промежуточным разломом спека, что не позволяет получить продукт синтеза в нанокристаллической форме. По сравнению с керамикой, обладающей микрокристаллической структурой, наноразмерная керамика на основе цирконатов РЗЭ обладает повышенной устойчивостью к радиации, пониженной теплопроводностью и более высокой кислород-ионной проводимостью [4].
Цель работы — изучение влияния предварительной механоактивации (МА) стехиометрической смеси (Gd2O3 + ZrO2) на твердофазный синтез цирконата гадолиния и получение Gd2Zr2O7 в нанокристаллическом состоянии. МА проводилась в центробежно-планетарной мельнице АГО-2 при центробежном факторе 40 g в стальном барабане с использованием 200 г 8 мм стальных шаров. Соотношение шары:загрузка составило 10:1.
Показано, что механоактивация смеси Gd2O3 и ZrO2 в течение 10 мин существенно ускоряет образование цирконата гадолиния при последующем нагревании. В результате прокаливания механоактивированной смеси оксидов при 1100 °С в течение 3 ч происходит полный синтез нанокристаллического Gd2Zr2O7.
Процессы, протекающие при нагревании механоактивированной и исходной смеси оксидов, исследованы с помощью методов рентгенофазового, термического анализов и ИК-спектроскопии.
На основании данных рентгеновской дифракции были определены размеры кристаллитов Gd2Zr2O7 по методу Шеррера. Размеры кристаллитов цирконата гадолиния после прокаливания механоактивированной смеси оксидов при 1000-1300 оС в течение 3 ч находились в интервале от 8 до 40 нм.
Благодарности
Автор благодарит своего научного руководителя А. М. Калинкина за помощь в обработке и интерпретации данных, а также сотрудников аналитического отдела ИХТРЭМС за проведение анализов образцов.
Литература
1. Попов В. В., Петрунин В. Ф., Коровин С. А., Менушенков А. П., Кашурникова О. В., Черников Р. В., Ярославцев А. А., Зубавичус Я. В. Закономерности образования нанокристаллических структур в системах Ln2O3-MeO2 (Ln = Gd, Dy; Me = Zr, Hf) // Журнал неорган. химии. 2011. Т. 56, № 10. С. 1617-1623.
2. Севастьянов В. Г., Симоненко Е. П., Игнатов Н. А., Павелко Р. Г., Кузнецов Н. Т. Синтез и исследование термической стабильности высокодисперсных тугоплавких цирконатов и гафнатов лантана и неодима для термобарьерных покрытий // Композиты и наноструктуры. 2009. № 1. С. 50-58.
3. Brykala U., Diduszko R., Jach K., Jagielski J. Ceram. Int. 2015. Vol. 41. P. 2015-2021.
4. Zhang J. M., Lian J., Fuentes A. F., Zhang F. X., Lang M., Lu F. Y., Ewing R. C. Appl. Phys. Lett. 2009. Vol. 94. 243110.
Сведения об авторе
Виноградов Владимир Юрьевич,
студент 4 курса
Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, Россия, 184209, г. Апатиты, ул. Ферсмана, д. 50а, e-mail: [email protected]
Vinogradov Vladimir Yurievich,
4th Year Student
Apatity Branch of Murmansk State Technical University, Russia, Apatity, Fersman str., 50a, e-mail: [email protected]
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.PRIL.31 -34 УДК 661.183.12:546.82'185
П. Е. Евстропова
Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета
СИНТЕЗ КОМПОЗИЦИОННОГО ГИДРОКСИДА ТИТАНА И ЕГО СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Аннотация
В работе описан новый метод получения композиционного сферогранулированного гидратированного гидроксида титана, основанный на новом способе получения золя без применения металлоорганических соединений. Введение соединений циркония на стадии получения золя ведет к формированию Ti-Zr композиции, свойства которой значительно отличаются от свойств гидратированных оксидов титана и циркония. Изучены условия синтеза и найдены оптимальные параметры, позволяющие получать композиционный материал с высокими и воспроизводимыми сорбционными свойствами. Изучена сорбционная способность продукта по отношению к катионам свинца. Построены изотермы сорбции, позволяющие оценить максимальную сорбционную емкость по отношению к вышеназванному катиону свинца, рассмотрены кинетические особенности сорбции.
Ключевые слова:
композиционный гидратированный оксид титана, сорбционная емкость, кинетика сорбции, изотермы сорбции.
P. E. Evstropova
Apatity Branch of Murmansk State Technical University SYNTHESIS OF COMPOSITE TITANIUM HIDROXIDE
AND ITS SORPTION PROPERTIES WITH RESPECT TO HEAVY METAL CATIONS Abstract
The paper describes a new method for obtaining a composite overgranulated hydrated titanium hydroxide, based on a new method for producing a sol without organometallic compounds. Introduction zirconium compound at the stage of obtaining a sol leads to the formation of Ti-Zr composition the properties of which are significantly different from the properties of the hydrated oxides of titanium and zirconium. The synthesis conditions were studied and the optimal parameters were found that allow to obtain a composite material with high and reproducible sorption properties. The sorption capacity of the product in relation to the lead cation was investigated. Sorption isotherms were built, that allowed to estimate the maximum sorption capacity with respect to the above-mentioned lead cation, the kinetic features of sorption were considered.
Keywords:
titanium hydroxide composition, sorption affinity, sorption kinetic, sorption isotherms.
