Автореферат (1091914)
Текст из файла
На правах рукописиСмирнова Ксения АлексеевнаСИНТЕЗ И СВОЙСТВА УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ И НАНОРАЗМЕРНЫХОКСИДОВ И СЛОЖНООКСИДНЫХ ФАЗ НА ОСНОВЕНИОБИЯ И ТАНТАЛАСпециальность 02.00.01 – неорганическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре химии и технологии редких и рассеянных элементов,наноразмерных и композиционных материалов им. К.А. Большакова Института тонкиххимических технологий имени М.В. Ломоносова Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московскийтехнологический университет»Научный руководитель:Дробот Дмитрий Васильевичдоктор химических наук, профессор,заслуженный деятель науки РФОфициальные оппоненты:Политова Екатерина Дмитриевнадоктор физико-математических наук, профессор,заведующий лабораторией оксидных материаловАкционерного общества "Ордена Трудового КрасногоЗнамени научно-исследовательский физико-химическийинститут имени Л.Я.
Карпова"Баранчиков Александр Евгеньевичкандидат химических наук, старший научный сотрудниклаборатории синтеза функциональных материалов ипереработки минерального сырьяФедерального государственного бюджетного учреждениянауки "Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова" Российской академии наукВедущая организация:Акционерное общество "Высокотехнологический научноисследовательский институт неорганических материаловимени академика А.А.
Бочвара"Защита состоится 27 декабря 2017 г. в 14:00 часов на заседании ДиссертационногосоветаД 212.131.10 на базе ФГБОУ ВО "Московский технологический университет" поадресу: 119571, Москва, Проспект Вернадского, 86 (аудитория М-119).Отзывы на автореферат направлять по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86,ФГБОУ ВО "Московский технологический университет" (МИТХТ).С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО "Московскийтехнологический университет" по адресу: 119454, Москва, пр. Вернадского, 78 и насайтеhttps://www.mirea.ru/science-and-innovation/dissertation-tips/dissertation-council-d212-131-10/Автореферат разослан «___»___________ 2017 г.Ученый секретарьДиссертационного совета Д.212.131.10,кандидат химических наукПутин Алексей Юрьевич2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы.
Поиск новых материалов и разработка фундаментальныхоснов и методов контролируемого синтеза функциональных материалов на основередких металлов – актуальная задача, которая определяет технический прогресс внаукоемких отраслях. Востребованность материалов на основе d-элементов служитпобудительным мотивом к постановке исследований, целью которых является созданиеуправляемых, экономически оправданных и экологически приемлемых процессовполучения материалов, обладающих набором необходимых потребительских качеств.Помимо состава и структуры, свойства материала определяются многими факторами:выбором предшественника (прекурсора), стратегией синтеза, техническимихарактеристиками оборудования для его реализации, гранулометрическим составомпродукта, формой частиц и т.д.
Вовлечение в исследования, а затем и в сферупромышленного использования, ультрадисперсных (≥ 100-500 нм) и наноразмерных (≤100 нм) материалов в сочетании с новыми технологическими процессами их получения– динамично развивающееся направление химии и технологии редких и рассеянныхэлементов.Эффективным подходом, в рамках методов «мягкой» химии к получениюпредшественниковицелевыхпродуктов,являютсяалкоксотехнология,сверхкритические флюидные технологии (СКФТ) и варианты золь-гель процессов. Ониобладают рядом общих преимуществ, по сравнению с высокотемпературными методамитвердофазного синтеза: низкая температура синтеза, получение высокочистых ихимически активных материалов, фазовая однородность и экологическая чистотапроцессов.Цель работы состоит в разработке физико-химических основ и методов полученияультрадисперсных и наноразмерных оксидов и сложнооксидных фаз на основе тантала,ниобия и РЗЭ с контролируемыми фазовым составом и дисперсностью.Достижение указанной цели включает решение следующих задач:1.Электрохимический синтез метилатов ниобия и тантала с общей формулойM2(OMe)10, где (М=Ta, Nb) и (Mx1M1-x2)2 (OMe)10, где (M1=Nb, M2=Cu);2.Синтез оксидов ниобия (V) и тантала (V) усовершенствованным золь-гельметодом и изучение их физико-химических свойств;3.Синтез индивидуальных и биметаллических высших оксидов ниобия и танталаметодом сверхкритического флюидного антисольвентного осаждения (SAS) и изучениеих физико-химических свойств;4.Синтезниобатамеди(I)методомсверхкритическогофлюидногоантисольвентного осаждения (SAS) и изучение его физико-химических свойств;5.Синтез танталатов европия методами золь-гель и совместного осажденияTa2(OMe)10 и Eu(CН3СОО)3, изучение их физико-химических свойств.Научная новизна.1.Впервые методом СКФТ (SAS – supercritical antisolvent) и использованииметилатов тантала и ниобия в качестве предшественников при p=10, 15, 20 МПа,T=40oC, получены модификации L-Ta2O5 и T-Nb2O5 с формой частиц близкой к3сферической.
Методами динамического светорассеяния и сканирующей электронноймикроскопией показано, что в случае Ta2O5 значения диаметров частиц составляют 75 и78 нм соответственно. В случае Nb2O5 эти значения составляет 326 и 343 нм. Выявлено,что аморфный Ta2O5, полученный при p=10 МПа, обладает высокоразвитой удельнойплощадью поверхности Sуд=435 м2/г и имеет микропоры (<2 нм) объемом 0,024 см3/г.Аморфный Nb2O5, полученный при p=10 МПа, обладает Sуд=260 м2/г и имеет микропоры(<2 нм) объемом 0,012 см3/г.2.Впервые SAS методом получены твердые растворы замещения состава (NbxTa1x)2O5 с мол. % отношением высших оксидов ниобия и тантала как: 25:75, 40:60, 60:40,75:25 при условиях: p=10 МПа, T=40oC.
Показано, что существует зависимость размерачастиц от содержания Nb2O5 в (NbxTa1-x)2O5. С увеличением содержания Nb2O5 в твердомрастворе увеличиваются размеры частиц от 84 нм (Nb2O5:Ta2O5, мол. % 25:75) к 281 нм(Nb2O5:Ta2O5, мол. % 75:25). Выявлена зависимость удельной площади поверхности отмол. % содержания Ta2O5 в аморфных твердых растворах (NbxTa1-x)2O5.
НаибольшейSуд=10,6 м2/г обладает твердый раствор с содержанием Nb2O5:Ta2O5, 25:75 мол. %3.Впервые SAS методом с использованием сплава ниобий-медь (Nb-Сu, % 90:10) настадии электрохимического синтеза биметаллического метилата (U=10 V, A=120мА)получен аморфный CuNb3O8 с удельной площадью поверхности 7,9 м2/г, дальнейшаятермическаяобработкакоторогоприводиткобразованиюоднофазногоультрадисперсного CuNb3O8 с диаметром частиц 285 нм.4.С использованием адаптированного к свойствам предшественников М2(ОМе)10,где (М=Ta, Nb) золь-гель метода, получены Т(γ)-Ta2O5 и TT(δ)-Nb2O5. Выявлено, что уTa2O5 превалируют пластинчатые частицы с размерами в интервале 1-2 мкм и ихсодержание от общего числа частиц составляет 49%. Для Nb2O5 преобладают частицы вдиапазоне 0,5-1 мкм с долей 61%.
Оксиды ниобия и тантала имеют Sуд=5,4 м2/г и Sуд=3,5м2/г соответственно. Выявлено, что Nb2O5 содержит макропоры объемом 0,040 см3/г сдолей 57%, в случае Ta2O5 содержит макропоры объемом 0,038 см3/г, что составляет 54% от общего объема пор.5.Методами золь-гель и совместного осаждения Ta2(OMe)10 и Eu(CН3СОО)3получены смеси танталатов европия EuTaO4, EuTa3O9, EuTa7O19. Показано, что составы,обладают интенсивным красным свечением в области 610 нм.Практическая значимость.1.Показано, что метод сверхкритического флюидного антисольвентного осаждения(SAS) позволяет получать ультрадисперсные и наноразмерные оксидные исложнооксидные материалы на основе ниобия и тантала с высокой удельной площадьюповерхности. Метод может быть использован для получения оксидов других dэлементов.2.Получены смеси танталатов европия EuTaO4, EuTa3O9, EuTa7O19 - люминофоры,обладающие интенсивной полосой красного свечения (610 нм), которые перспективныдля изготовления материалов квантовой электроники.43.Получен ультрадисперсный CuNb3O8 (285 нм), который может быть использованкак фотокатализатор.4.Результаты исследований используют в учебном процессе Московскоготехнологического университета (МИТХТ).
Направление 18.03.01 «Химическаятехнология, профиль "Химическая технология неорганических веществ», курс «Химияи технология редких элементов», «Физико-химический анализ неорганическихвеществ»; Направление 22.04.01 «Материаловедение и технология новых материалов»,магистерская программа «Физико-химические исследования новых материалов ипроцессов», курс «Материаловедение и технология современных перспективныхматериалов».Основные положения, выносимые на защиту:1.Результатыиспользованияметодасверхкритическогофлюидногоантисольвентного осаждения (SAS) и вариант золь-гель метода для получения высшихоксидов и сложнооксидных фаз на основе ниобия и тантала и результаты изучения ихфизико-химических свойств;2. Результатыиспользованияметодасверхкритическогофлюидногоантисольвентного осаждения (SAS) для получения ниобата меди (I) и изучение физикохимических свойств этой фазы;3.
Результаты использования метода золь-гель и метода совместного осаждения дляполучения танталатов европия EuTaO4, EuTa3O9, EuTa7O19 – люминофоров красногосвечения (610 нм), и изучение их физико-химических свойств.Достоверность и обоснованность результатов обеспечена использованиемсовременного оборудования и взаимодополняющих методов анализа. Достоверностьинформации о полученных оксидах и сложнооксидных фаз на основе ниобия и танталаподтверждена многократными воспроизводимыми экспериментами.Личный вклад автора. В основу диссертации вошли исследования, выполненныеавтором в период 2012-2016 гг.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
