Диссертация (1150027)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ_____________________________________________________________________________на правах рукописиМАМОНОВАДарья ВладимировнаСИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ СЛОЖНЫХОКСИДОВ НА ПРИМЕРЕ АЛЮМОИТТРИЕВОГО ГРАНАТА ИФЕРРИТА ВИСМУТАСпециальность 02.00.21 – химия твердого телаДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:д.х.н., профессор Смирнов В.М.Санкт-Петербург2015ОГЛАВЛЕНИЕВведение............................................................................................................4Глава 1. Литературный обзор..........................................................................91.1. Особенности синтеза нанокристаллических дисперсныхматериалов...............................................................................................91.2.
Основные методы синтеза порошков оксидных соединений.....121.2.1. Осаждение в водных растворах..........................................281.2.2. Метод Печини......................................................................311.3. Структурные особенности мультиферроиков..............................351.4. Люминесценция Nd3+ и Eu3+ в оксидных кристаллическихматрицах..................................................................................................39Глава 2. Методы синтеза и исследования......................................................442.1. Синтез АИГ:Nd3+ (Eu3+) методом Печини.....................................442.2. Синтез YVO4:Nd3+ (Eu3+) методом Печини...................................452.3.
Синтез MgAl2O4 методом Печини.................................................452.4. Синтез АИГ:Nd3+ (Eu3+) методом соосаждениягидроксокарбонатов...............................................................................462.5. Синтез порошков BiFeO3 методом Печини и осаждением вводных растворах...................................................................................462.6. Разработка методов синтеза слабо агломерированныхпорошков оксидных соединений..........................................................482.7. Аналитические методы исследования порошков.........................542.7.1.
Порошковая рентгеновская дифрактометрия...................542.7.2. Сканирующая электронная микроскопия..........................562.7.3. Метод лазерной дифракции................................................562.7.4. Адсорбционное исследование поверхности......................572.7.5.
Ядерная гамма-резонансная спектроскопия иисследование магнитной восприимчивости................................592.7.6. Люминесцентная спектроскопия........................................602Глава 3. Результаты и их обсуждение............................................................643.1.
Температурные и временные режимы синтеза АИГ методомПечини и методом осаждения гидроксокарбонатов,сравнительный анализ структуры.........................................................643.2. Анализ порошков BiFeO3, синтезированных методом Печини,соосаждением гидроксокарбонатов Bi - Fe и гидротермальнымметодом....................................................................................................733.3. Синтез оксидных порошков с использованиемдополнительной термической обработки в расплаве соли иисследование их свойств........................................................................853.3.1. Синтез слабо агломерированных порошков АИГ..........853.3.2.
Синтез слабо агломерированных порошков YVO4........ 1013.3.3. Синтез слабо агломерированных порошков MgAl2O4... 1043.4. Синтез оксидных порошков методом "вспенивания" иисследование их свойств........................................................................ 1053.5. Люминесцентные свойства Nd3+ и Eu3+ в полученныхматрицах АИГ, YVO4 и Y2O3................................................................113Заключение.......................................................................................................123Выводы..............................................................................................................
123Список используемой литературы.................................................................. 1263ВведениеОдна из существенных задач химии твердого тела заключается впоискепутейсозданияновыхматериаловспревосходящимиэксплуатационными свойствами. Физические и химические характеристикивещества в существенной мере определяются особенностями взаимодействияи организации образующих его структурных единиц, следовательно,создание уникального материала начинается с поиска связи этих параметров.В настоящее время особое место в науке занимают нанообъекты итехнологии их получения.
К таким объектам относятся нанокристаллическиевещества и наночастицы, которые находят применение в медицине,лекарственной терапии, машино- и приборостроении, оптике и др. Методсинтеза того или иного вещества сильно влияет на свойства получаемогоматериала. Выбор метода синтеза делается в соответствии с необходимымихарактеристиками конечного продукта, что напрямую связано с егоназначением.Например,дляприменениявмедицинскихцеляхлюминесцентные или магнитные метки в первую очередь должны обладатьмалым размером и соответствующим свойством идентификации. В сферетехнологий изготовления функциональной керамики часто сталкиваются сзадачами энергетической эффективности уплотнения твердого дисперсногоматериала, поэтому основными требованиями к исходным порошкамявляются однородность размера частиц, их форма, отсутствие жесткихагломератов.
Наиболее сложно осуществимыми требованиями являются те,что относятся к морфологии: дисперсность и минимизация взаимодействиямежду частицами. В процессе уплотнения твердых частиц, из которыхсостоит исходное порошкообразное сырье, должно быть оптимизировано ихраспределениепрессования.приДлязаполненииполученияпресс-формывысокоплотного,наначальнойгомогенногостадиикомпактанеобходимы слабые деформируемые (легко деформируемые при нагрузке)агломераты.
Помимо этого, эффективность уплотнения частиц увеличиваетсяпри уменьшении их размеров. Несмотря на то, что использование4наноструктурных материалов связано так же со значительной долейсложностей не только при синтезе, но и при дальнейшей работе с ними (засчет склонности к агломерации, высокой химической активности иадсорбционнойспособности,), их применение значительноупрощаетпоставленную задачу.Особо затруднителен синтез сложных оксидов, которые применяютсядляпроизводстваоптическойпрозрачной(Y3Al5O12,MgAl2O4)илиферромагнитной (BiFeO3) керамики. Лазерная керамика принадлежит кклассу оптических материалов, поэтому главной задачей здесь становитсяминимизациясветопоглощениявготовомизделии.Свойстваферромагнитных керамик больше зависят от структуры поликристалла, кудавходит пористость, развитость межзеренных границ, частичная аморфизацияграниц за счет агрегации различных примесей в поверхностных слояхотдельных зерен.
Для таких соединений, как алюмоиттриевый гранат иферрит висмута сложность синтеза также заключается в полученииматериала строгого стехиометрического состава.Цельработы:изучениевлиянияусловийсинтезананокристаллических порошков сложных оксидов алюмоиттриевого гранатаи феррита висмута на структурные свойства (размер частиц, их форма,агломерация), разработка эффективного метода синтеза оксидов металлов ввиде слабо агломерированных нанопорошков.В рамках исследований были решены следующие задачи:1. Обоснован выбор метода синтеза нанокристаллических оксидныхпорошков на основе алюмоиттриевого граната и феррита висмута.2.Исследованыэкспериментальныеметодысинтеза(Печини,осаждение, гидротермальный синтез) для получения алюмоиттриевогограната (АИГ) и феррита висмута (BiFeO3); исследовано влияние условийсинтеза на структуру, морфологию и фазовый состав.3.Разработаныметодысинтезаслабоагломерированныхнанокристаллических порошков АИГ на основе полученных результатов.54.
Внесены коррективы в разработанные методики для определенияоптимальных условий синтеза слабо агломерированных порошков АИГ.5.Методомлюминесцентнойспектроскопииисследованакристаллическая структура синтезированных порошков АИГ, YVO4 и Y2O3,легированныхредкоземельнымиионами;определеныоптимальныеконцентрации иона-активатора с максимальным выходом люминесценции.Научная новизна1. Впервые предложен и экспериментально реализован метод синтезананокристаллических слабо агломерированных порошков АИГ, основанныйна использовании дополнительной термической обработки первичных частицсложного оксида в солевом расплаве.2. При синтезе феррита висмута установлено, что использованиеэтилендиаминтетрауксусной кислоты в качестве комплексообразователяпозволяет добиться максимального выхода фазы BiFeO3 (90,4 %).3.
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}
