Автореферат (1150365)

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

Текст из файла

На правах рукописиЧИСЛОВАИрина ВасильевнаПРОЦЕССЫ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ, СТРУКТУРА, МАГНИТНЫЕ ИКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ФЕРРИТОВГАДОЛИНИЯ И СТРОНЦИЯ Gd2-хSr1+хFe2O7-αСпециальность 02.00.21 – химия твердого телаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт–Петербург2015Работа выполнена в федеральном государственном образовательном бюджетномучреждении высшего профессионального образования «Санкт–Петербургскийгосударственный университет».Научный руководитель:доктор химических наук, профессорЗверева Ирина АлексеевнаОфициальные оппоненты:Гудилин Евгений Алексеевичдоктор химических наук, членкорреспондент РАН, профессор ФГБОУВПО «Московский государственныйуниверситет имени М.В.

Ломоносова»,заведующий кафедрой наноматериаловЧерепанов Владимир Александровичдоктор химических наук, профессорФГАОУ ВПО «Уральский федеральныйуниверситет им. Первого ПрезидентаРоссии Б.Н. Ельцина», заведующийкафедрой физической химииВедущая организация:ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургскийгосударственный технологическийинститут (Технический университет)»Защита диссертации состоится ___ июня 2015г. в 15 часов на заседаниидиссертационного Совета Д–212.232.41 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при Санкт–Петербургском государственном университете по адресу:198004, Санкт–Петербург, Средний проспект В.О., д. 41/43, Большая химическаяаудитория.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.

А. М. ГорькогоСПбГУ по адресу: Санкт–Петербург, Университетская наб., 7/9. Автореферат идиссертация размещены на сайте www.spbu.ruАвтореферат разослан __ апреля 2015г.Ученый секретарьдиссертационного совета,доктор химических наук, профессорМ. Д. Бальмаков2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы С момента открытия перовскитоподобные соединенияявляются одними из самых привлекательных и интересных смешанных оксидов всвязи с их многочисленными функциональными свойствами и использованием вновейших технологиях. Значительный интерес представляют ферриты сперовскитоподобнойструктурой,перспективныедляприменениявтвердотопливных элементах, каталитических реакциях химического производства,в качестве магнитных материалов.Процессы образования слоистых перовскитоподобных ферритов до настоящеговремени остаются недостаточно изученными, хотя сведения о кинетике имеханизме формирования необходимы для разработки оптимальных методовсинтеза и позволяют ответить на ряд вопросов, связанных с определением иххимической и термической устойчивости.Синтез таких оксидов по керамической технологии не только сложен и требуетбольших экономических затрат (продолжительное время синтеза и высокиетемпературы прокаливания), но и не позволяет получать частицы в наноразмерномдиапазоне и с новыми отличными свойствами.

Поэтому в настоящее времяпродолжается поиск новых методов синтеза сложных ферритов, среди которыхчасто встречаются методы с использованием реакций в растворах. Одним изнаиболее перспективных, экономичных и экологически чистых методов являетсязоль–гель метод, позволяющий получать ультрадисперсные порошки, волокна илитонкие пленки при температурах более низких, чем в случае традиционноготвердофазного синтеза.

Для синтеза соединений сложного катионного составазоль–гель метод остается недостаточно изученным и требует большого вниманиякак в направлении отработки отдельных стадий, так и поиска оптимальныхусловий синтеза.Свойства перовскитоподобных ферритов находятся в сильной зависимости отструктуры, морфологии и состояния атомов железа, поэтому практическоеприменение материалов на их основе неизбежно сталкивается с проблемойконтроля этих параметров в процессе синтеза.Актуальность настоящей работы определяется необходимостью разработкиоптимальных методов синтеза однофазных образцов, и установления взаимосвязимежду способом получения, структурой, состоянием атомов железа ифункциональными свойствами.Цель работы: исследование процессов образования сложных ферритовгадолиния и стронция, изучение их структуры и функциональных свойств, а такжеустановление корреляции между структурой, магнитными и каталитическимисвойствами в зависимости от способа синтеза полученных материалов.Реализация поставленной цели достигалась путем решения следующих задач: cинтез сложных ферритов гадолиния и стронция в моно–, поли – инанокристаллическом состоянии; выявление влияния технологии синтеза на процесс образования, структуру,состояния атомов железа и магнитные свойства слоистых оксидов гадолиния истронция; выявление фазовых переходов и определение термодинамических функций;3 выявление возможности использования слоистых ферритов гадолиния истронция в качестве катализаторов в углекислотной конверсии метана и всинтезе Фишера–Тропша и исследование влияния на каталитическуюактивность способа получения данных оксидов; исследование влияния гетеровалентного неизовалентного катионногозамещения Gd3+Sr2+ на состояниеатомов железа, магнитные икаталитические свойства слоистых ферритов гадолиния и стронция.В качестве объектов исследования были выбраны сложные перовскитоподобныеслоистые ферриты гадолиния и стронция – GdFeO3 со структурой перовскита,слоистый оксид GdSrFeO4 со структурой K2NiF4, в которой один слой перовскитачередуется с одним слоем каменной соли, слоистый оксид Gd2SrFe2O7 и твердыерастворы на его основе Gd2–xSr1+xFe2O7 (х=0.1 – 0.5), которые кристаллизуются вструктурном типе Sr3Ti2O7, где один слой каменной соли чередуется с двумяслоями перовскита.Научная новизнаВпервые систематически исследованы процессы фазообразования иустановлены общие закономерности синтеза сложного оксида Gd 2SrFe2O7 итвердых растворов на его основе Gd2–xSr1+xFe2O7 (х=0.1 – 0.5) различнымиметодами (твердофазный синтез и золь–гель метод), определены оптимальныеусловия получения однофазных материалов;Разработанаметодикасинтезананокристалловивыращиваниямонокристаллов сложных оксидов GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7.

Уточнена ихкристаллическая структура, рассчитаны координаты атомов, заселенностиструктурных позиций, установлена специфика кислородной подрешетки;Впервые изучена кинетика образования сложного оксида GdSrFeO 4 спомощью двух методов: рентгенофазового анализа и мессбаэровскойспектроскопии. Выявлена возможность использования метода мессбауэровскойспектроскопии для изучения кинетических закономерностей реакций, в процессепротекания которых идет изменение электронного строения атомов железа;Впервые проведено калориметрическое исследование оксидов GdSrFeO4 иGd2SrFe2O7 в области температур 5–370 K, получены термодинамические данныедля этих соединений;Впервые комплексом методов проанализированы структура, морфология исостояния атомов железа сложных ферритов GdFeO3, GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7,полученных по керамической и золь–гель технологии, показано влияниетехнологии синтеза на их каталитические и магнитные свойства.

Установлено, чтозоль–гель метод позволяет получать ферриты с большей каталитическойактивностью по сравнению с образцами, синтезированными по керамическойтехнологии, кроме того установлено, что увеличение числа перовскитных слоев вструктуре сложных оксидов приводит к росту каталитической активности;Изучено влияние неизовалентного катионного замещения Gd3+Sr2+ вматрице Gd2SrFe2O7 на состояние атомов железа, магнитные и каталитическиесвойства на примере кислороддефицитных твердых растворов Gd2–xSr1+xFe2O7–α(x=0.1 – 0.4), полученных по керамической и золь–гель технологии. Показано, чтоувеличение содержания стронция приводит к понижению симметрии Fe +3,4возникновению гетеровалентного состояния Fe3+, Fe4+ с кислороднымивакансиями, что отражается на увеличение активности катализаторов в отношенииконверсии СО2 и росте селективности при гидрировании монооксида углерода.Практическая значимость Проведенное комплексное исследование позволяетоптимизировать условия синтеза сложных слоистых ферритов и обеспечитьвоспроизводимостьсвойствсинтезируемойфункциональнойкерамики.Полученные результаты о процессах фазообразования, структуре и свойствахсложных слоистых ферритов гадолиния и стронция являются перспективнойосновой для создания функциональных материалов.

Сведение о каталитическихсвойствах могут найти применение в практически значимых процессаххимического синтеза.Диссертационное исследование поддержано грантами Российского ФондаФундаментальных Исследований № 09–03–00853 «Особенности структуры ивзаимные превращения катион–упорядоченных перовскитоподобных слоистых фазкак основа создания новых функциональных материалов» и № 14–03–00940,«Наноструктурированные перовскитоподобные ферриты как высокоселективныекатализаторы получения легких олефинов из оксида углерода» и выполнено врамках тематического плана НИР СПбГУ 12.0.105.2010 «Термодинамическое икинетическое исследование процессов в гетерогенных системах и функциональныхматериалах». Научная работа также проводилась в рамках гранта фирмы Сarl Zeissпо программе поддержки научно–исследовательских работ молодых ученых ВУЗовРоссии в 2010 г.

на тему «Разработка методики синтеза наноструктурированныхсложных перовскитоподобных ферритов золь–гель технологией с последующимизучением физико–химических свойств».Методология и методы исследования. Общая методология работы направленана решение фундаментальной задачи современного материаловедения, нахождениевзаимосвязи «состав–кристаллическая структура–свойство». Для этого привлеченысовременные теоретические представления и экспериментальные методыисследования, реализованные на новейшей экспериментальной базе.Синтез сложных ферритов гадолиния и стронция проведен при использованиикерамической и золь–гель технологии по цитрат–нитратной методике.Монокристаллы слоистых оксидов выращены из раствора-расплава (PbO:PbF2).Для определения фазового состава и кристаллической структуры образцовиспользована порошковая и монокристальная рентгеновская дифракция. Дляизучения процессов образования сложных оксидов помимо традиционного методаотжига и закалки привлечены данные синхронного термического ивысокотемпературного рентгенофазового анализов.

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