Материалы со структурой апатита - области применения, основные методы синтеза и анализа (1268276)

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

Текст из файла

МАТЕРИАЛЫ СО СТРУКТУРОЙ АПАТИТА: ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ,ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА И АНАЛИЗА.Погосова М.А.Пожалуй, одна из первых ассоциаций, возникающих при встрече со словом«апатит», это ископаемые минералы. Их название происходит от греческого «апатао»– обманываю, поскольку красиво окрашенные природные разновидности апатита частопутали с бериллами и турмалином. К сожалению, низкая твѐрдость минерала (5 из 10баллов по шкале Мооса) не позволяет рассматривать его в качестве полудрагоценногоподелочного камня. Апатит (а точнее кальциевый гидроксиапатит) также широкоизвестен, как основной неорганический компонент костей и зубов животных ичеловека.

Эти апатиты обладают различным химическим составом, однако относятся кодной группе материалов со структурой апатита.Для подобных материалов можно привести общую формулу М10(АО4)6Х2, где М –двухвалентный иона металла (Ca, Sr, Ba, Cd, Pb…) или же смесь трех- имоновалентного ионов. А – чаще всего P, Si, V и пр. Х – галогены, ОН группа.Практически все материалы со структурой апатита относятся к пространственнойгруппе P63/m.

В кристаллической решетке ионами М формируются гексагональныеканалы, содержащие анион Х. Благодаря относительно высокой эластичностиструктуры возможно частичное гетеровалентное катионное и анионное замещение свозникновением вакансий и сохранением принадлежности к группе P63/m.Исследование материалов, обладающих структурой апатита, постоянно развиваетсяво всем мире, в то время как области применения подобных материалов становятся всеболее разнообразными. Впервые прикладными характеристиками кальциевогогидроксиапатита заинтересовались производители сахара в США в 50-е годы ХХ века.Тогда его впервые стали применять в качестве эффективного промышленного сорбента[1]. Сегодня материалы со структурой апатита применяют в самых разнообразныхобластях, вот некоторые их них:Медицина – разнообразные биосовместимые и биорезорбируемые материалы(костные клеи, импланты, покрытия металлических имплантов, лекарственныеносители), расходные материалы для медицинских анализов (наполнители дляхроматографических колонок).Энергетика – ионные проводники (твердофазные ионопроводящие мембраны длятопливных ячеек).Нефтепереработка – катализаторы для конверсии метана и синтеза различныхорганических соединений.Охрана окружающей среды – сорбенты (очистка сточных вод от радионуклидов итяжелых металлов).В 2002 году в лаборатории неорганического материаловедения Химическогофакультета МГУ была открыта еще одна область применения материалов с подобнойструктурой – неорганические пигменты [2].

Было обнаружено возникновениеинтенсивной окраски голубого, фиолетового и малинового цветов у бариевого,стронциевого и кальциевого гидроксиапатитов соответственно, в ходе их легированияоксидом меди CuO [3,4]. Было показано, что ионы меди внедряются в гексагональныеканалы апатита и присутствуют в степени окисления +1 (≈98%) и +2 (≈2%). Более того,окраска обусловлена ионами Cu+2, а ее интенсивность увеличивается с ростом какобщего количества введенной меди, так и доли меди (II) [3].Было выдвинуто предположение, что на спектр окраски влияют параметрырешетки исходной матрицы. Однако результаты дальнейших исследований показали,что смешанные Ca-Sr, Sr-Ba и Ca-Sr-Ba гидроксиапатиты обладают более бледной и«грязной» окраской [5], тогда как Ca-Li гидроксиапатит окрашен в интенсивныйвинный цвет [6]. Тем самым было установлено, что зависимость спектра окраски отхимического состава и структуры материала более сложна.

В связи с этим возникинтерес к дальнейшему варьированию состава матрицы со структурой апатита с цельюоценить ее влияние на окраску конечного материала.Существует три основных метода синтеза подобных материалов:Твердофазный метод синтеза – позволяет получать порошки и керамику.Реальный химический состав полученных таким образом материалов очень блихокк номинальному. Требует больших энергетических затрат. Прост в исполнении.

Нетребует постоянного мониторинга.Методы «мягкой химии» - как правило, соосаждение из растворов. Позволяетполучать мелкодисперсные порошки (размер частиц при определенных условияхможет составлять несколько десятков нм). Реальный химический состав не всегдасоответствует номинальному. Зачастую требуется соблюдения большогоколичества факторов (рН, температура, скорость перемешивания, скоростьсливания и пр.). В связи с этим практически всегда требуется постоянныймониторинг процесса. Метод не энергозатратный.Метод пиролиза аэрозолей – позволяет получить мелкодисперсные порошки.Рутинный и энергозатратный метод. необходим для получения наночастиц.Каждый метод имеет свои особенности и позволяет получать материалы сопределенными характеристиками.

В зависимости от того, какую цель преследует тотили иной исследователь, ему следует выбрать тот или иной метод синтеза.Литература1. E.P. Barrett, J. М. Brown, S. M. Oleck. Industrial and Engineering Chemistry, 43,639-654, 19512. www.ferro.com3. P.E. Kazin, A.S. Karpov, M. Jansen, et al., Z. Anorg. Allg. Chem., 629, 344-352,20034. A.S. Karpov, J. Nuss, M.

Jansen, P.E. Kazin, Yu.D. Tretyakov, Solid State Sci., 5,1277-1283, 20035. П. Е. Казин, М. А. Зыкин, А. А. Ромашов, Ю. Д. Третьяков, М. Янзен, Ж.Неорг. Химии, 55, 179-183, 20106. M.A. Pogosova, P.E. Kazin, Y.D. Tretyakov, Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research B, 284, 33-35, 2012.

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 семинаров