Диссертация (1150366)

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

Текст из файла

1САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЧИСЛОВА Ирина ВасильевнаПРОЦЕССЫ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ, СТРУКТУРА, МАГНИТНЫЕ ИКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ФЕРРИТОВГАДОЛИНИЯ И СТРОНЦИЯ Gd2-хSr1+хFe2O7-αСпециальность 02.00.21 – химия твердого телаДиссертация на соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель:доктор химических наук, профессорЗверева Ирина АлексеевнаСанкт-Петербург20152ОглавлениеВведение .................................................................................................................................................. 41.2.Литературный обзор .................................................................................................................... 111.1.Ферритовая керамика и методы синтеза ферритовой керамики.......................................

111.2.Описание структуры исследуемых ферритов ..................................................................... 171.3.Синтез и свойства исследуемых сложных ферритов стронция и гадолиния .................. 231.4.Механизм образования перовскитоподобных слоистых оксидов .................................... 361.5.Углекислотная конверсия метана и синтез Фишера-Тропша ........................................... 381.6.Постановка задач исследования ........................................................................................... 39Экспериментальная часть ............................................................................................................ 422.1.

Синтез оксида Gd2SrFe2O7 и твердых растворов Gd2–xSr1+xFe2O7 ........................................ 422.1.2. Синтез монокристалла Gd2SrFe2O7 ................................................................................... 432.1.3. Синтез твердых растворов Gd2–xSr1+xFe2O7 (x=0,1- 0,5) .................................................

442.2. Синтез субмикрокристаллических сложных ферритов GdFeO3, GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7 452.2.1. Синтез сложного оксида GdFeO3 ...................................................................................... 452.2.2. Синтез сложных слоистых оксидов GdSrFeO4 и Gd2-хSr1+хFe2O7 ................................. 462.3. Изучение механизма и кинетики образования сложных оксидов ........................................ 472.4.

Методы исследования ............................................................................................................... 482.4.1. Рентгеновская дифракция.................................................................................................. 482.4.2.

Термический анализ ........................................................................................................... 502.4.3. Мессбауэровская спектроскопия ...................................................................................... 522.4.4. Методы определения размеров частиц ............................................................................ 532.4.5. Низкотемпературная адсорбция азота .............................................................................

542.4.6. ИК-спектроскопия .............................................................................................................. 542.4.7. Исследование магнитных свойств .................................................................................... 542.4.8. Температурно-программируемое восстановление водородом ...................................... 552.4.9. Исследование каталитической активности ......................................................................

563.Обсуждение результатов ............................................................................................................. 603.1. Результаты синтеза поликристаллического сложного феррита Gd2SrFe2O7 .......................

603.1.1.Процесс образования Gd2SrFe2O7 ................................................................................. 603.1.2.Структура сложного феррита Gd2SrFe2O7 ................................................................... 673.1.2.1. Результаты полнопрофильного структурного анализа ...........................................

673.1.2.2. Результаты исследования структуры монокристаллов ........................................... 683.1.3.Микроскопия поверхности образца Gd2SrFe2O7 ......................................................... 7333.2. Состояние атомов железа в оксидах SrFeO3–δ, GdFeO3 и Gd2SrFe2O7 ................................ 743.3. Кинетика образования GdSrFeO4 ............................................................................................. 763.4.

Теплоемкость и термодинамические функции GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7 ............................ 823.5. Магнитные свойства сложного слоистого оксида Gd2SrFe2O7 ............................................ 853.6. Результаты синтеза ультрадисперсных ферритов GdFeO3, GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7 ......... 893.6.1. Результаты рентгенофазового и синхронного термического анализа ......................... 893.6.2. Результаты определения размеров частиц и удельной поверхности ............................

973.6.3. Состояние атомов железа ................................................................................................ 1013.7. Результаты синтеза твердых растворов Gd2-хSr1+хFe2O7...................................................... 1053.7.1.Результаты рентгенофазового и синхронного термического анализа ................... 1053.7.3. Структура и морфология твердых растворов Gd2-хSr1+хFe2O7 ..................................... 1153.7.4. Влияние неизовалентного катионного замещения Gd+3Sr+2 на состояние атомов Feи магнитные свойства ................................................................................................................

1183.8. Результаты исследования каталитических свойств ............................................................. 1243.8.1. Температурно-программируемое восстановление в водороде .................................... 1243.8.2. Гидрирование монооксида углерода .............................................................................. 1273.8.3. Углекислотная конверсия метана ..................................................................................

131Заключение ......................................................................................................................................... 138Основные результаты и выводы ....................................................................................................... 139Список литературы ............................................................................................................................ 1414ВведениеАктуальность темы. С момента открытия перовскитоподобные соединенияявляются одними из самых привлекательных и интересных смешанных оксидов в связис их многочисленными функциональными свойствами и использованием в новейшихтехнологиях. Значительный интерес представляют ферриты с перовскитоподобнойструктурой.Процессы образования слоистых перовскитоподобных ферритов до настоящеговремени остаются недостаточно изученными, хотя сведения о кинетике и механизмеформирования необходимы для разработки оптимальных методов синтеза и позволяютответить на ряд вопросов, связанных с определением их химической и термическойустойчивости.Синтез таких оксидов по керамической технологии не только сложен и требуетбольшихэкономическихзатрат(продолжительноевремясинтезаивысокиетемпературы 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 которых частовстречаются методы с использованием жидких растворов. Одним из наиболееперспективных, экономичных и экологически чистых методов является золь–гель метод,позволяющий получать ультрадисперсные порошки, волокна или тонкие пленки израстворов при температурах более низких, чем в случае традиционного твердофазногосинтеза.Для синтеза соединений сложного катионного состава золь–гель метод остается недостаточно изученным и требует большого внимания, как в направлении отработкиотдельных стадий, так и поиска оптимальных условий синтеза.Свойства перовскитоподобных ферритов находятся в сильной зависимости отструктуры, морфологии и состояния атомов железа, поэтому практическое применениематериалов на их основе неизбежно сталкивается с проблемой контроля этихпараметров в процессе синтеза.Актуальность настоящей работы определяется необходимостью изучения механизмовобразования слоистых перовскитоподобных ферритов для разработки оптимальных5методов синтеза однофазных образцов, и установление корреляции между структурой,состоянием атомов Fe и функциональными (магнитными и каталитическим) свойствами.Цель работы: исследование процессов образования сложных ферритов гадолиния истронция, изучение их структуры и функциональных свойств, а также, установлениекорреляции между структурой, магнитными и каталитическими свойствами взависимости 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 Fe и магнитные свойства сложных оксидов гадолиния и стронция;определениефазовыхпереходоввслоистыхструктурахивычислениетермодинамических функций;выявление возможности использования слоистых ферритов гадолиния и стронцияв качестве катализаторов в углекислотной конверсии метана и в синтезе ФишераТропша и исследование влияния на каталитическую активность способа полученияданных оксидов;установлениекорреляциимеждуструктурой,состояниематомовFeифункциональными (магнитными и каталитическим) свойствами сложных слоистыхферритов гадолиния и стронция.В качестве объектов исследования были выбраны сложные перовскитоподобныеслоистые ферриты гадолиния и стронция.

Сложный феррит GdFeO3 со структуройперовскита, слоистый оксид GdSrFeO4 со структурой K2NiF4, в которой один слойперовскита чередуется с одним слоем каменной соли, сложный слоистый ферритGd2SrFe2O7 и твердые оксиды на его основе Gd2-xSr1+xFe2O7 (х=0,1-0,5), которыекристаллизуются в структурном типе Sr3Ti2O7, где один слой каменной соли чередуетсяс двумя слоями перовскита.Научная новизнаВпервые систематически исследованы процессы фазообразования иустановлены общие закономерности синтеза сложного оксида Gd2SrFe2O7 итвердых оксидов на его основе Gd2-xSr1+xFe2O7 (х=0,1-0,5) различными6методами(твердофазныйсинтезизоль-гельметод),определеныоптимальные условия получения однофазных материалов.Разработана методика синтеза нанокристаллов и выращиваниямонокристаллов сложных оксидов GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7.

Уточнена ихкристаллическая структура, рассчитаны координаты атомов, заселенностиструктурных позиций, установлена специфика кислородной подрешетки.Впервые изучена кинетика образования сложного оксида GdSrFeO4 спомощью двух методов: рентгенофазового анализа и мессбаэровскойспектроскопии.Выявленавозможностьмессбауэровскойспектроскопиидляиспользованияизученияметодакинетическихзакономерностей реакций, в процессе протекания которых идет изменениеэлектронного строения атомов железа.ВпервыепроведенокалориметрическоеисследованиеоксидовGdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7 в области температур 5–370 K, полученытермодинамические данные для этих соединений.Впервыекомплексомметодовпроанализированыструктура,морфология и состояния атомов железа сложных ферритов GdFeO3,GdSrFeO4 и Gd2SrFe2O7, полученных по керамической и золь-гельтехнологии, показано влияние технологии синтеза на их каталитические имагнитные свойства.

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