Автореферат (1105506)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиПОПКОВ Вадим ИгоревичФОРМИРОВАНИЕ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВАНАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОРТОФЕРРИТА ИТТРИЯ02.00.21 – химия твердого тела02.00.04 – физическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2017Работа выполнена на базе ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской академии наук» и ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургскийгосударственный технологический институт (технический университет)».Научныедоктор химических наук, профессор, член-корреспондентруководители: РАНГусаров Виктор Владимирович, зав. лабораторией новыхнеорганических материалов ФГБУН «Физико-техническийинститут им.

А.Ф. Иоффе Российской академии наук»,г. Санкт-Петербургкандидат химических наук, доцентАльмяшева Оксана Владимировна, доцент кафедрыфизической химии ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургскийгосударственныйэлектротехническийуниверситет«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)», г. Санкт-ПетербургОфициальные доктор химических наук, профессор, член-корреспондентоппоненты:РАНБамбуров Виталий Григорьевич, г.н.с. лаборатории химиисоединений редкоземельных элементов ФГБУН «Институтхимии твердого тела Уральского отделения Российскойакадемии наук», г.

Екатеринбургдоктор химических наукКецко Валерий Александрович, зав. центром коллективногопользования физическими методами исследования веществи материалов ФГБУН «Институт общей и неорганическойхимии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук»,г. МоскваВедущаяФГБУН «Институт структурной макрокинетики и проблеморганизация: материаловеденияРоссийскойакадемиинаук»,г. ЧерноголовкаЗащита состоится ___ ________ 2017 года в _____ на заседаниидиссертационного совета Д.501.002.05 при Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, г.

Москва,Ленинские Горы, д. 1, стр. 73, факультет наук о материалах, аудитория ___.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультетаМГУ имени М.В. ЛомоносоваАвтореферат разослан «___» __________ 2017 года.Ученый секретарь Диссертационного совета Д.501.002.05,кандидат химических наук Еремина Е.А.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемыОртоферриты редкоземельных элементов (РЗЭ) – широко известныйкласс химических соединений, которому отвечает общая формула REFeO3 (RE= Ln, Y или Sc). Большинство ортоферритов РЗЭ характеризуютсяперовскитоподобной структурой, которая во многом определяет физикохимические свойства указанного класса соединений, а также позволяетшироко варьировать соотношение изоморфных компонентов в соединенияхпеременного состава на их основе.

Первоначальный интерес к ортоферритамРЗЭ был преимущественно связан с их уникальными магнитными свойствами– ферромагнитным, ферримагнитным и антиферромагнитным упорядочением,процессами спиновой переориентации и обменного взаимодействия,подвижностью доменной структуры и т. д. Среди множества ортоферритовРЗЭ особо выделяется ортоферрит иттрия – YFeO3 – многообразиепрактических важных свойств которого (мультиферроик, полупроводник,фотокатализатор в видимой области света и т.п.) дополняется экономическойцелесообразностью использования материалов на его основе, ввидунаибольшей распространенности элементарного Y среди всего ряда РЗЭ.Несмотря на обилие научных работ, посвященных синтезу ортоферритаиттрия в различных формах (монокристаллы, поликристаллы, пленки и т.п.),особенностям его формирования в различных условиях, и исследованиюпроявляемых им свойств (магнитных, электрических, каталитических и т.д.),в настоящее время в рамках указанных направлений существует множествооткрытых вопросов как фундаментального, так и сугубо практическогохарактера.

Их решение тесно связано со все более нарастающеймеждисциплинарностью наук о материалах и появлению необходимостикомплексного подхода к исследованию протекающих процессов в рамкахвыбранной системы. Исследуемые при этом особенности протеканияпроцессов и наблюдаемых явлений могут быть использованы для созданияоснов физико-химического конструирования материалов не тольконанокристаллических ферритов РЗЭ, но и для прогнозирования поведениядругих схожих систем - кобальтитов, манганитов и других сложнооксидныхсоединений РЗЭ.В рамках представленной работы предпринята попытка комплексногоисследования процессов формирования нанокристаллов ортоферрита иттрия вразличных условиях с тем, чтобы определить общие закономерностиформирования указанного соединения, что подробно отражено в целях изадачах работы. Полученные при этом результаты могут быть успешноиспользованы с некоторой корректировкой для прогнозирования поведениясистем на базе ортоферритов других РЗЭ.1Цель работыОсновная цель работы - определение закономерностей формированиянанокристаллического ортоферрита иттрия в зависимости от условий егоформирования и предыстории реагентов, а также закономерностей,связывающих размер кристаллов и морфологические особенности частиц с ихмагнитными свойствами.Основные задачи исследования– обоснование и выбор методов синтеза нанокристаллов YFeO3;– получение и физико-химическая характеризация нанокристаллов YFeO3;– исследование химических, фазовых и морфологические превращений,сопровождающих процессы формирования нанокристаллов YFeO3;– определение закономерностей формирования наночастиц YFeO3 взависимости от условий получения и предыстории реагентов;– исследование магнитных свойств нанокристаллов YFeO3, полученныхразличными методами.Научная новизна– установлено, что формирование нанокристаллов с ромбической структуройo-YFeO3 в гидротермальных условиях (T = 250-400°C, p = 50 МПа) происходитиз рентгеноаморфных наногетерогенных агломератов в результатедегидратации иттрий- и железосодержащих компонентов и протекает безкристаллизации промежуточных фаз;– установлено, что при термической обработке соосажденных гидроксидовжелеза и иттрия формирование нанокристаллического o-YFeO3 происходитпри T = 690°C преимущественно из рентгеноаморфного предшественникапутем его дегидратации, которая не сопровождается кристаллизациейпромежуточных фаз;– установлено, что в условиях глицин-нитратного синтеза при глициннитратном соотношении (G/N = 2.4-4.2) формируются нанокристаллы сромбической и гексагональной структурой - o-YFeO3 и h-YFeO3, с размерами25-40 и 8-15 нм соответственно, соотношение мольных долей и размерыкоторых определяются температурным режимом в волне горения,количеством образующихся газообразных продуктов реакции и наличиемпространственных ограничений;– установлено, что при термической обработке рентгеноаморфных продуктовглицин-нитратногогорения(am-YFeO3)происходитобразованиенанокристаллов ромбического и гексагонального ортоферрита иттрия,которое протекает через последовательность фазовых превращений am-YFeO3→ h-YFeO3 → o-YFeO3, последнее из которых происходит при достижениинанокристаллами h-YFeO3 критического размера 15±2 нм;– установлено, что при получении нанокристаллов o-YFeO3 изрентгеноаморфных продуктов глицин-нитратного горения в последнихприсутствует предзародышевые образования двух типов, которые в2зависимости от их структурных особенностей могут быстро переходить в hYFeO3 или медленно перекристализовываться в o-YFeO3;– показано, что магнитное поведение нанокристаллов o-YFeO3 в значительнойстепени зависит от метода и условий их получения: с уменьшением размеракристаллитов снижаются связанные со спиновой переориентацией эффекты, вчастности уменьшается значение величины остаточной намагниченности, аразличие в морфологии частиц (пластинчатая и стержневидная) приводит котличию в значениях коэрцитивной силы нанокристаллов с близкимизначениями размеров кристаллитов практически вдвое.Теоретическое и практическое значение работыПолученные в работе результаты по определению особенностей имеханизмов формирования нанокристаллов ортоферрита иттрия в различныхусловиях являются научной основой для разработки физико-химическихподходов к конструированию наноструктурированных материалов на базеферритов РЗЭ.

Установленный механизм и условия формированияметастабильной гексагональной модификации ортоферрита иттрия открываетвозможность к поиску и получению метастабильных модификацийперовскитоподобных соединений, в т.ч. ферритов РЗЭ. Такие вещества иматериалы на их основе проявляют необычное поведение, несвойственноеизвестным стабильным модификациям, что в перспективе может привести кполучению и исследованию целого класса соединений и структур сограниченной размерной устойчивостью, стабилизация которых откроетновые возможности практического применения материалов на их основе.Апробация работы и публикацииОсновные результаты работы были апробированы в ходе выступленияавтора на 2 международных и 10 всероссийских конференциях. Материалыпредставленной работы опубликованы в форме 8 научных статей в российскихи зарубежных рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК. Основноенаправление диссертационной работы было поддержано грантамиРоссийского фонда фундаментальных исследования (РФФИ) № 13-03-12470офи_м, 13-03-0088-а, 16-03-01056-а, 16-03-00532-а, 16-33-00345-мол_а(руководитель проекта), а также грантом Российского научного фонда № 1613-10252.Объем и структура работыДиссертационная работа изложена на 140 страницах машинописноготекста, иллюстрирована 44 рисунками и 8 таблицами.

Список цитируемойлитературы содержит 273 наименования. Работа состоит из введения,аналитического обзора (включает 3 раздела), экспериментальной части,результатов и их обсуждения (включают 2 раздела), заключения и спискалитературы.3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации,сформулирована цель исследования и основные положения, выносимые назащиту, кратко обозначены основные подходы, направленные на решениепоставленных в работе задач, показана научная новизна и практическаязначимость работы, приведены сведения об апробации работы, публикациях,структуре и объеме диссертации.Аналитический обзор содержит три раздела, в первом из которыхприведена общая характеристика различных типов ферритов РЗЭ –ортоферритов (REFeO3), ферритов-гранатов (RE3Fe5O12) и ферритов сосмешанной степенью окисления железа (REFeO3·nFeO).

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.

Список файлов диссертации