Прекурсоры оксидных систем Al2O3–ZrO2–LnxOy, полученные с использованием электрогенерированных реагентов

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Разработаны научные основы синтеза прекурсоров наноструктурированных оксидных систем Al2O3–ZrO2–LnxOy (Ln = Dy, Nd). Изучены особенности их формирования в условиях быстрого смешения электрогенерированных реагентов, реализуемого в бездиафрагменном коаксиальном реакторе-электролизере. Методами потенциодинамических поляризационных кривых, рентгеновской дифрактометрии, рентгенофлуоресцентного, синхронного термического анализов и лазерной дифракции исследованы анодные процессы, протекающие в электролизере, морфология сформированных в растворе и трансформируемых в процессе термообработки частиц, фазовый, гранулометрический и элементные составы прекурсоров и оксидных систем. Предлагаемый подход позволяет получать модифицированные редкоземельными элементами оксидные системы на основе бинарной системы Al2O3–ZrO2, характеризующиеся наличием в них стабилизированной фазы тетрагонального диоксида циркония. Присутствующие в исследуемых системах атомы РЗЭ – Nd и Dy – стабилизируют t-ZrO2 и, по всей видимости, занимают позиции узлов кристаллической решетки, изоморфно замещая Zr4+. На последнее указывает уширение соответствующих рефлексов рентгеновских дифрактограмм. Оно косвенно указывает и на наличие микронапряжений в микрокристаллах фаз. Последние могут быть вызваны искажениями кристаллических решеток оксидов алюминия и циркония в результате замещения атомов металлов атомами РЗЭ.

全文:

受限制的访问

作者简介

Е. Петрова

Казанский национальный исследовательский технологический университет

编辑信件的主要联系方式.
Email: katrin-vv@mail.ru
俄罗斯联邦, 420015, Казань, ул. К. Маркса, 68

А. Дресвянников

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: katrin-vv@mail.ru
俄罗斯联邦, 420015, Казань, ул. К. Маркса, 68

Л. Кашфразыева

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: katrin-vv@mail.ru
俄罗斯联邦, 420015, Казань, ул. К. Маркса, 68

参考

  1. Bálsamo N., Mendieta S., Heredia A., Crivello M. Nanoclays as dispersing precursors of La and Ce oxide catalysts to produce high-valued derivatives of biodiesel by-product // Molecular Catalysis. 2020. V. 481. № 110290.
  2. Bünzli J.-C.G., Eliseeva S.V. Intriguing aspects of lanthanide luminescence // Chemical Science. 2013. V. 4. № 5. P. 1939–1949.
  3. Seliverstov E.S., Golovin S.N., Lebedeva O.E. Layered double hydroxides containing rare earth cations: Synthesis and applications // Frontiers in Chemical Engineering. 2022. V. 4. № 867615.
  4. Япрынцев А.Д., Баранчиков А.Е., Иванов В.К. Слоистые гидроксиды редкоземельных элементов: новый класс слоистых анионообменных неорганических материалов // Успехи химии. 2020. Т. 89. № 6. С. 629–666.
  5. Patil A.S., Patil A.V., Dighavkar Ch.G., Adole V.A., Tupe U.J. Synthesis techniques and applications of rare earth metal oxides semiconductors: A review // Chemical Physics Letters. 2022. V. 796. № 139555.
  6. Шуклина А.И., Альмяшева О.В. Формирование в гидротермальных условиях и строение нанокомпозитов в системе ZrO2–Y2O3–Al2O3 // Журнал неорганической химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 843–851.
  7. Malka I.E., Danelska A., Kimmel G. The Influence of Al2O3 Content on ZrO2–Al2O3Nanocomposite Formation – The Comparison between Sol-Gel and Microwave Hydrothermal Methods //Mater. Today: Proc. 2016. V. 3. № 8. P. 2713–2724.
  8. Федоренко Н.Ю., Кудряшова Ю.С., Мякин С.В., Шилова О.А., Калинина М.В., Здравков А.В., Абиев Р.Ш. Cравнительные характеристики ксерогелей на основе диоксида циркония, полученных методом совместного осаждения гидроксидов в объеме и микрореакторе со встречными закрученными потоками // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 2. С. 189–194.
  9. Zhang Y., Chen J., Hu L., Liu W. Pressureless-sintering behavior of nanocrystalline ZrO2–Y2O3–Al2O3 system // Materials Letters. 2006. V. 60. № 17–18. P. 2302–2305.
  10. Yıldız B.K., Yılmaz H., Tür Y.K. Influence of nickel addition on the microstructure and mechanical properties of Al2O3– 5vol%ZrO2 ceramic composites prepared via precipitation method // Int. J. Miner. Metall. Mater. 2019. V. 26. P. 908–914.
  11. Петрова Е.В., Дресвянников А.Ф., Хайруллина А.И. Синтез сложных оксидных систем Al2O3–ZrO2–MXOY (М = Mg, La) с использованием электрогенерированных реагентов и их физико-химические свойства // Изв. АН. Сер. хим. 2020. № 5. С. 926–933.
  12. Петрова Е.В., Дресвянников А.Ф., Хайруллина А.И., Межевич Ж.В. Физико-химические свойства оксида алюминия, синтезированного с использованием электрогенерированных реагентов // Журнал физической химии. 2019. Т. 93. № 7. С. 1103–1110.
  13. Dresvyannikov A.F., Petrova E.V., Kashfrazyeva L.I. Electrochemical synthesis of precursors of Al2O3-ZrO2 ceramic stabilized with cerium oxide and magnesium aluminate // Inorganics. 2022. V. 10(5). № 57.
  14. Дресвянников Ф.Н., Ситников С.Ю., Дресвянников А.Ф. Моделирование процесса конвективного массопереноса в коаксиальном электролизере // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2003. № 11–12. С. 54–63.
  15. Попов Ю.А. Основные аспекты современной теории пассивного состояния металлов // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 5. С. 435–451.
  16. Самарцев В.М., Караваева А.П., Зарцын И.Д., Маршаков И.К. Отрицательный дифференц-эффект на алюминии в галидсодержащих средах // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 5. С. 774–779.
  17. Бугаенко Л.Т., Рябых С.М., Бугаенко А.Л. Почти полная система средних ионных кристаллографических радиусов и ее использование для определения потенциалов ионизации // Вестник Московского ун-та. Сер. 2. Химия. 2008. Т. 49. № 6. С. 363–384.
  18. Колотыркин Я.М., Попов Ю.А., Алексеев Ю.В. О механизме влияния анионов раствора на кинетику растворения металлов // Электрохимия. 1973. Т. 20. № 9. С. 624–629.
  19. Попов Ю.А. Теория взаимодействия металлов и сплавов с коррозионно-активной средой. М.: Наука, 1995. 199 с.
  20. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. М.: Академкнига, 2006. 309 с.
  21. Xu Y., Wang D., Lui H. et al. Optimization of the separation and purification of Al13 // Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2003. V. 231. № 1. Р. 1–9.
  22. Popov V.V., Petrunin V.F., Korovin S.A. et al. Formation of nanocrystalline structures in the Ln2O3-MO2 systems (Ln = Gd, Dy; M = Zr, Hf) // Russ. J. Inorg.Chem. 2011. V. 56. № 10. Р. 1538–1544.
  23. Пожидаева О.В., Корыткова Э.Н., Романов Д.П., Гусаров В.В. Формирование нанокристаллов диоксида циркония в гидротермальных средах различного химического состава // Журн. общей химии. 2002. Т. 72. № 6. С. 910–914.
  24. Almjasheva O.V. Heat-stimulated transformation of zirconium dioxide nanocrystals produced under hydrothermal conditions // Nanosystems: physics, chemistry, mathematics. 2015. V. 6. № 5. P. 697–703.
  25. Malka I.E., Danelska A., Kimmel G. The Influence of Al2O3 content on ZrO2-Al2O3 nanocomposite formation the comparison between sol-gel and microwave hydrothermal Methods // Materials Today: Proceedings. 2016. V. 3. P. 2713–2724.
  26. Третьяков Ю.Д. Развитие неорганической химии как фундаментальной основы создания новых поколений функциональных материалов // Успехи химии. 2004. Т. 73. С. 899–916.
  27. Олейников Н.Н., Пентин И.В., Муравьева Г.П., Кецко В.А. Исследование метастабильных высокодисперсных фаз, формируемых на основе ZrO2 // Журнал неорганической химии. 2001. Т. 46. № 9. С. 1413–1420.
  28. Калинина М.В., Федоренко Н.Ю., Арсентьев М.Ю., Тихонов П.А., Шилова О.А. Получение керамики ZrO2–3 мол. % Y2O3 с различной степенью тетрагональности и исследование низкотемпературной деградации // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. № 4. С. 456–467.
  29. Xie Sh., Iglesia E., Bell A.T. Water-Assisted Tetragonal-to-Monoclinic Phase Transformation of ZrO2 at Low Temperatures // Chemistry of Materials. 2000. V. 12. № 8. P. 2442–2447.
  30. Sen S., Youngman R.E. High-Resolution Multinuclear NMR Structural Study of Binary Aluminosilicate and Other Related Glasses // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. № 23. P. 7557–7564.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Anodic polarisation curves of aluminium A5 in solutions containing REE5 (a) and 10 wt% (b) to produce precursors of oxide systems (potential sweep rate 1 mV/s).

下载 (237KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Time dependence of ζ-potential of the solution with precursor particles of alumina-zirconium oxide systems with REE: 1 - Al2O3-ZrO2-Nd2O3, 2 - Al2O3-ZrO2-La2O3, 3 - Al2O3-ZrO2-Dy2O3, at REE content in solution, 5 (a) and 10 wt% (b).

下载 (255KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Microphotographs and results of local microanalyses of dispersed alumina-zirconium oxide systems with REEs: Al2O3-ZrO2-Dy2O3 (a, b); Al2O3-ZrO2-Nd2O3, 150 000X (c, d).

下载 (720KB)
索引源数据
5. Fig. 4. X-ray diffractograms of samples of precursors of oxide systems after thermal treatment at 1100 °C: 1 - Al2O3-ZrO2-Nd2O3, 2 - Al2O3-ZrO2-Dy2O3.

下载 (204KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024