Автореферат (1105506), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Схематическое изображение механизма формирования нанокристаллов o-YFeO3 вусловиях термической обработки соосажденных гидроксидов на воздухеканала образования ортоферрита иттрия (рис.17).Среднийразмернанокристаллитовo-YFeO3 образующихся в данных условиях порезультатаманализауширениялинийрентгеновской дифракции составляет 35±5 нм.Изометрическаяморфологиянаночастицo-YFeO3 и их высокая агломерированность (рис.18) являются характерными особенностяминаноструктурированных оксидов, получаемыхпутем термической обработки прекурсоровразличного химического состава на воздухе (см.рис.
9б).50 nmРисунок 18. Микрофотография нанокристалловo-YFeO3, полученных термической обработкойсоосажденных гидроксидов на воздухеОсобенности магнитного поведения нанокристаллов ортоферрита иттрияМагнитные свойства нанокристаллов ромбического ортоферритаиттрия, полученного четырьмя методами, существенно различающимися какпо химической предыстории реагентов, так и по условиям их дальнейшейобработки, были исследованы методом вибрационной магнитометрии с цельюопределения влияния среднего размера кристаллитов o-YFeO3 и ихморфологии на магнитное поведение нанопорошков и их основныефункциональные характеристики – коэрцитивность (Hcoerc) и остаточнуюнамагниченность (Mres). Обозначение исследованных образцов и их краткоеописание приведены в таблице 1.13Таблица 1. Условия получения, морфология и среднийнанокристаллитов o-YFeO3, полученных различными методамиразмерМорфологиянаночастицСредний размеркристаллитовТермическая обработка продуктов#1 ГНС (G/N = 4.2) на воздухе при 900°Cв течение 15 мин.Изометричная(рис.
9б)29±3 нмПрямой глицин-нитратный синтез#2 (G/N = 2.4)Пластинчатая(рис. 2в)41±5 нмСтержневидная(рис. 14)49±5 нмИзометричная(рис. 18)58±6 нм№Метод полученияГидротермальныйсинтез#3 соосажденных гидроксидов400°C, 50 МПа в течение 3 ч.изприТермическаяобработкагидроксидовна#4 соосажденныхвоздухе при 900°C в течение 15 мин.Петли магнитного гистерезиса описанных выше образцовнаноструктурированногоортоферритаиттрияссущественноразличающимися морфологией частиц и размерами кристаллитов o-YFeO3были получены с использованием вибрационной магнитометрии притемпературе 4 и 300К и приведены на рисунке 19.
Установлено, что снижениесреднего размера нанокристаллов o-YFeO3 от 58±6 нм до 29 ±3 нм приводит кснижениюихостаточнойнамагниченностиот273emu/моль до 70 emu/моль. Втожесамоевремякоэрцитивностьобразцовувеличивается от 1.8 до 20 кОе.На указанные характеристикизначительноевлияниеоказываетиморфологиянаночастиц,изменениекоторой с пластинчатой (#2) настержневидную (#3) приводитк росту Hcoerc в два раза, чтосвязаносразличнымисоотношениямимагнетокристаллическогоидоменноговкладов.Полученныерезультатыпозволяют проводить синтезнанокристаллов o-YFeO3 сРисунок 19. Петли магнитного гистерезиса (4 и 300К)заданныммагнитнымнанокристаллов o-YFeO3, полученных различнымиповедением.методами14ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.
В результате исследования особенностей формирования ортоферритаиттрия в условиях глицин-нитратного горения определены границы глициннитратного соотношения G/N, в рамках которых возможно формирование кактермодинамически стабильного o-YFeO3, так и метастабильного h-YFeO3 (G/N= 1.2 – 3.0), а в случае большого избытка глицина или нитратов в смеси (G/N≥3.0 и G/N ≤ 1.2, соответственно) – рентгеноаморфных композиций на основеYFeO3.2.
Показано, что возможность формирования метастабильного h-YFeO3 вусловиях глицин-нитратного синтеза связана с особой нанопористоймикроструктурой образующейся композиции, наличие пространственныхограничений в которой препятствуют росту частиц h-YFeO3 и ихтрансформации в o-YFeO3.3. Определено ориентировочное значение размерного критерия устойчивостиметастабильной гексагональной модификации ортоферрита иттрия – 15±2 нм,при превышении которого нанокристаллы h-YFeO3 трансформируются втермодинамически стабильную ромбическую модификацию ортоферритаиттрия.4. Вследствие изучения особенностей формирования нанокристаллов o-YFeO3в гидротермальных условиях, показано, что при гидротермальной обработкесоосажденных гидроксидов железа (III) и иттрия формированиенанокристаллов YFeO3 происходит при дегидратации гидроксидногопрекурсора без образования промежуточных фаз.5.
Установлено, что в гидротермальных условиях формирующиесянанокристаллы o-YFeO3 претерпевают срастание с образованиемквазимонокристаллического сростка наночастиц ортоферрита иттрия.6. Показано, что при термической обработке соосажденных гидроксидовжелеза (III) и иттрия на воздухе формирование нанокристаллов o-YFeO3происходит по двум механизмам. Первый механизм определяется процессомпостепенной дегидратации гидроксидного предшественника, протекающим,как и в случае гидротермальной обработки, без кристаллизации заметногоколичества промежуточных кристаллических фаз и заканчивающийся притемпературе около 690°С.
Второй механизм формирования ортоферритаиттрия связан с частичной карбонатизацией гидроксидного прекурсора,которое препятствует образованию ортоферрита иттрия вплоть дотемпературы около 820°С и предваряется последовательным разложениемряда оксикарбонатов иттрия.7. В результате исследования особенностей формирования нанокристаллов hYFeO3 и o-YFeO3 при термической обработке рентгеноаморфных продуктовглицин-нитратного горения в условиях избытка глицина, показано, что,образование нанокристаллов гексагональной и ромбической модификацииортоферрита иттрия происходит из двух принципиально различныхпредшественников, находящихся в рентгеноаморфном прекурсоре, что15определяет направление, скорость и температуру эволюции фазового идисперсного состава данной композиции.8.
На основании проведенного анализа зависимости магнитных свойствполученного o-YFeO3 от среднего размера кристаллитов и их морфологиипоказано, что посредством изменения метода и условий формированиянанокристаллов ортоферрита возможно существенное варьирование егоосновных магнитных характеристик – коэрцитивной силы (от 2 до 21 кОе) иостаточной намагниченности (от 70 до 273 emu/моль).Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:1.
Popkov V.I., Almjasheva O.V., Semenova A.S., Kellerman D.G., NevedomskiyV.N., Gusarov V.V. Magnetic properties of YFeO3 nanocrystals obtained by differentsoft-chemical methods // J. Mater. Sci. Mater. Electron., 2017. DOI:10.1007/s10854-017-6676-12. Попков В.И., Альмяшева О.В., Панчук В.В., Семенов В.Г., Гусаров В.В. Рольпредзародышевыхобразованийвпроцессахформированиянанокристаллического ортоферрита иттрия // Докл. акад. наук, 2016, 471(4),439-443.3. Popkov V.I., Almjasheva O.V., Nevedomskyi V.N., Sokolov V.V., Gusarov V.V.Crystallization Behavior and Morphological Features of YFeO3 NanocrystallitesObtained by Glycine-Nitrate Combustion // Nanosystems: Phys. Chem. Math.,2015, 6(6), 866-874.4.
Попков В.И., Альмяшева О.В., Шмидт М.П., Изотова С.Г., Гусаров В.В.Особенности формирования наночастиц YFeO3 при термообработкепродуктов глицин-нитратного горения // Журн. неорган. химии, 2015,60(10),1308-1315.5. Попков В.И., Альмяшева О.В., Шмидт М.П., Гусаров В.В. Механизмобразования нанокристаллического ортоферрита иттрия при термообработкесоосажденных гидроксидов // Журн. общей химии, 2015, 85(6), 901-907.6. Попков В.И., Альмяшева О.В., Гусаров В.В. Исследование возможностейуправления структурой нанокристаллического ортоферрита иттрия при егополучении из аморфных порошков // Журн. прикл. химии, 2014, 87(10), 14161420.7.
Popkov V.I., Almjasheva O.V. Formation Mechanism of YFeO3 Nanoparticlesunder the Hydrothermal Conditions // Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2014,5(5), 703-708.8. Попков В.И., Альмяшева О.В. Формирование нанопорошков ортоферритаиттрия YFeO3 в условиях глицин-нитратного горения // Журн. прикл. химии,2014, 87(2), 185-189.9. Попков В.И., Василевская А.К. Особенности формирования и эволюциинанокристаллов YFeO3 при термической обработке продуктов глициннитратного горения // Сборник трудов всероссийской конференции "Химиятвердого тела и функциональные материалы - 2016" и XI семинара16"Термодинамика и материаловедение". Екатеринбург. 20-23 сентября 2016 г.С. 257.10.
Попков В.И. Формирование наночастиц ортоферрита иттрия термическойобработкой продуктов соосаждения // Материалы научной конференции,посвященной 186-й годовщине образования СПбГТИ (ТУ). Санкт-Петербург.2-3 декабря 2014 г. С. 246.11. Попков В.И. Селективный глицин-нитратный синтез ортоферрита иттрия //Материалы 9-го семинара СО и УрО РАН «Термодинамика иМатериаловедение». Новосибирск. 30 июня – 4 июля 2014 г. С. 140.12. Бобохонова Е.Р., Попков В.И. Влияние условий осаждения прекурсора наразмер наночастиц YFeO3 // Тезисы докладов IV научно-техническойконференции молодых ученых «Неделя науки – 2014».
Санкт-Петербург. 31марта - 1 апреля 2014 г. С. 80.13. Сосна Л.С., Попков В.И. Формирование частиц YFeO3 при термическойобработке продуктов глицин-нитратного горения // Тезисы докладов IVнаучно-технической конференции молодых ученых «Неделя науки – 2014».Санкт-Петербург. 31 марта - 1 апреля 2014 г. С. 54.14. Popkov V.I.
Self-propagating combustion synthesis of nanocrystalline yttriumorthoferrite YFeO3 // Book of Abstracts 1-st International School and Conference onOptoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures «Saint-PetersburgOpen 2014». Saint Petersburg. 25-27 March 2014.
P. 117-118.15. Попков В.И. Образование ортоферрита иттрия YFeO3 в условиях глициннитратного горения // Материалы научной конференции, посвященной 185-йгодовщине образования СПбГТИ (ТУ). Санкт-Петербург. 27 ноября 2013 г. С.238.16. Попков В.И. Влияние химической предыстории на процессфазообразование в системе Fe2O3-Y2O3 в гидротермальных условиях // Тезисыдокладов молодежной школы «Химия XXI века». Екатеринбург. 15-18 мая 2013г. С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
