авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.С. КУРНАКОВА РАН ФАКУЛЬТЕТ НАУК О МАТЕРИАЛАХ ...»

-- [ Страница 3 ] --

В последнее время всё большее внимание стали привлекать соединения со структурой апатита. Общую формулу фосфатных апатитов можно представить в виде А5(РО4)3Х, где А может быть представлена катионами щелочноземельных металлов и некоторыми другими катионами (Сd2+,Pb2+,катионами РЗЭ). Эти соединения характеризуются наличием свободных тетраэдров фосфатных групп, образующих вместе с частью катионов гексагональные каналы, в которых расположены анионы, обозначенные Х. Наиболее часто в этих позициях находятся анионы ОН-, F- и Cl-. Основной областью применения гидроксоапатита кальция является медицина, где он используется в качестве заменяющего материала для повреждённых зубов и костей. Однако область их применения не ограничивается только медициной. Так, апатиты используются в качестве люминофоров, катализаторов, газовых сенсоров, адсорбентов в хроматографии.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Не так давно были синтезированы соединения, содержащие в гексагональных каналах ионы двухвалентной меди в линейной координации.

Данные соединения могут применяться в качестве дешёвых и нетоксичных неорганических красителей.

Целью данной работы являлась модификация состава фосфатных апатитов, содержащих ионы меди в гексагональных каналах, с целью получения наиболее яркого и насыщенного цвета. В качестве исходных соединений использовались гидроксоапатиты кальция, стронция и бария. Был проведён ряд экспериментов, в ходе которых варьировалось содержание меди в гексагональных каналах, условия синтеза (образцы отжигались в токе кислорода, в токе сухого воздуха, в токе аммиака). Образцы отжигались при различных температурах от 600 до 1450С.

Гидроксид-ионы были частично замещены на ионы фтора и хлора, были осуществлены попытки легирования цинком.

Полученные образцы были проанализированы при помощи методов рентгенофазового анализа и оптической спектроскопии. По результатам рентгенофазового анализа были рассчитаны параметры решётки, позволяющие предположить изменения в структуре образцов по сравнению с обычными гидроксоапатитами. Спектры поглощения позволяют судить о насыщенности и яркости цвета, а значит и о перспективах применения данного образца в качестве красителя.

Разработка новых методов получения нанокристаллических материалов на основе оксида цинка Коноплёв Н. А., Чурагулов Б. Р.





В последнее время созданию и исследованию материалов на основе оксида цинка уделяется значительное внимание исследователей всего мира. Столь высокий интерес к оксиду цинка связан с уникальными электрофизическими свойствами данного материала. Оксид цинка является широкозонным полупроводником с рекордной среди бинарных полупроводников энергией связи экситонов, что обеспечивает существование полосы УФ-люминесценции вплоть до 500 К. Оксид III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ цинка может быть использован в качестве компонентов газовых сенсоров, прозрачных проводников, люминесцентных материалов, солнечных батарей, полупроводниковых устройств, УФ-лазеров, пьезоэлектрических устройств, фотокатализаторов. В связи с этим, в качестве объекта исследования в данной работе был выбран оксид цинка. Для синтеза оксида цинка в работе был использован гидротермальный метод, позволяющий варьировать микроморфологию синтезируемых материалов за счет изменения параметров синтеза. В качестве других преимуществ данного метода синтеза следует отметить его экономичность и относительную простоту реализации.

Основная цель работы заключалась в исследовании закономерностей формирования высокодисперсных порошков ZnO в гидротермальных условиях и анализе влияния параметров гидротермального синтеза на микроморфологию и фотокаталитическую активность получаемых порошков.

В данном эксперименте применялись аналитически чистые реактивы, использовавшиеся без дальнейшей очистки. Соответствующие количества цинкосодержащих прекурсоров и KOH были растворены в небольшом количестве дистиллированной воды, после чего появился белый осадок. После введения CTAB при перемешивании, суспензия была помещена в автоклав внутрь тефлоновой ячейки. Гидротермальная обработка была выполнена в различных условиях.

Наностержни оксида цинка успешно синтезировались гидротермальным методом.

Эксперименты показали, что различные цинкосодержащие прекурсоры и варьирование температуры реакции влияют на морфологию и свойства конечных продуктов.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Исследование фазовых диаграмм систем, образуемых полупроводниковыми соединениями А4В6.

Волыхов А. А.

Фазовые диаграммы представляют собой фундаментальную физико химическую информацию и находят широкое практическое применение.

Существуют различные группы данных, которые могут быть использованы для их построения. Для обобщения информации и выбора наиболее надёжных данных применяется термодинамическое моделирование. Однако в большинстве случаев для корректного моделирования и однозначного выбора параметров взаимодействия (коэффициентов зависимости избыточной энергии Гиббса данной фазы от температуры и состава) данных недостаточно. Полезную дополнительную информацию представляют собой количественные закономерности в изменениях параметров взаимодействия в ряде гомологических систем.

В настоящей работе впервые построены согласованные между собой расчётные фазовые диаграммы всех квазибинарных систем, образуемых применяемыми в полупроводниковой технике соединениями A4B6 при катионном и анионном замещении.





Закономерности в изменении параметров взаимодействия проанализированы с точки зрения современных представлений о химической связи, а именно при помощи координат Симонса-Блоха, классифицирующих соединения по типам химической связи. Обнаружено, что для ранее изученных твёрдых растворов с кубической структурой в системах GeTe-SnTe, GeTe-PbTe, SnTe-PbTe, PbS-PbSe, PbS-PbTe, PbSe-PbTe зависимость избыточной энергии Гиббса, интегрированной по составу, от расстояния между компонентами в координатах Симонса-Блоха является линейной. Системы, где в твердофазных равновесиях участвуют несколько фаз, а именно SnS-SnSe, SnS-SnTe, SnS-PbS, SnSe-SnTe, SnSe-PbSe, требующие оптимизации большего числа параметров, были описаны таким образом, чтобы параметры взаимодействия твёрдых фаз соответствовали ранее найденной зависимости.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ На основании результатов моделирования квазибинарных систем построены расчётные фазовые диаграммы квазитройных систем GeTe-SnTe-PbTe, PbS-PbSe PbTe, SnS-SnSe-SnTe.

По результатам экспериментального исследования методами РФА и ЛРСА образцов квазитройной системы PbS-PbSe-PbTe, отожжённых при температурах 800 К и 940 К, найдено, что координаты поверхности сольвуса хорошо согласуются с полученными в результате термодинамического моделирования. Из результатов ДТА найдено, что для описания поверхностей ликвидуса и солидуса данной системы необходимо учитывать тройное взаимодействие не только в твёрдой, но и в жидкой фазе. Была произведена оценка параметра тройного взаимодействия.

Сравнительный анализ биоактивности различных материалов с использованием модельных сред.

Ковалёва Е. С.

Одним из важных направлений современной неорганической химии является разработка материалов для замены и восстановления поврежденных костных тканей [1]. В медицинской практике для этих целей используют большое количество биоматериалов, которые, в общем случае, классифицируют как токсичные (большинство металлов), инертные (керамика Al2O3, ZrO2) или биоактивные (стекла CaO-SiO2-P2O5, материалы на основе гидроксилапатита Ca10(PO4)6(OH)2). Биоактивные материалы характеризуются высокой скоростью образования контактного слоя карбонатсодержащего гидроксилапатита (обеспечивающего сращивание) на границе раздела имплантат – кость. В основном первичный отклик организма на материал определяется физико химическими свойствами поверхности имплантата, которые в первую очередь зависят от химического состава. Так, известно, что введение кремния в структуру апатита приводит к повышению биоактивности соответствующих керамических материалов.

Методы «in vivo» анализа биоматериалов (эксперименты с клетками, животными и человеком), как правило, сложны в реализации, дорогостоящи, III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ требуют больших временных затрат, их моральный аспект законодательно недостаточно хорошо поработан. На практике широко востребованы “in vitro” (модельные) системы анализа, проверка адекватности которых требует детального исследования.

Основными задачами

данной работы являлись: а) проверка адекватности методики оценки биоактивности широко спектра материалов в модельных условиях с использованием SBF растворов (искусственной межтканевой 142 mM Na+, 5 mM K+, 1.5 mM Mg2+, 2.5 mM Ca2+, жидкости: рН = 7.4, mM Cl-, 27 mM HCO3-,1 mM HPO42-, 0.5 mM SO42-), б) получение изолирующих покрытий на поверхности токсичных / инертных материалов.

Объектами исследования данной работы служили материалы с различной природой (для которых априори известна реакция организма): сталь, покровное стекло, биокерамика на основе Ca10(PO4)6-x(SiO4)x(OH)2-х, биостекло CaO-SiO2 P2O5, Ca3(PO4)2). Для оценки “биоактивности” образцов были проведены тесты in vitro, моделирующие два процесса: (а) растворение материала в слабокислой среде (pH=4), создаваемой определенными группами клеток;

(б) осаждение гидроксилапатита из межтканевой жидкости организма на поверхности материала. В качестве модельной среды был выбран раствор, повторяющий состав межтканевой жидкости организма (англ. “SBF” – Simulated Body Fluid), пересыщенный относительно ГАП.

Методы исследований: электронная микроскопия (РЭМ), ионометрия растворов (pH, pCa), рентгенография, рентгеноспектральный микроанализ, ИК спектроскопия.

Полученные в данной работе материалы были ранжированы по скорости резорбируемости в кислой среде: Са3(РО)4 СО3-ГАП (Ca10-0.5х(PO4)6-x(СО3)x(OH) Si-ГАП (Ca10(PO4)6-x(SiO4)x(OH)2-x) ГАП (Ca10(PO4)6(OH)2). Впервые было показано, что химическое модифицирование гидроксилапатита кремнием приводит к получению более резорбируемых образцов по сравнению с незамещенным ГАП.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ В качестве характеристики биоактивности “in vitro” рассматривали скорость осаждения слоя гидроксилапатита на поверхности материала и его сплошность.

Наиболее высокую поверхностную активность Si-ГАП (в отличие от более растворимого CO3-ГАП), как и в случае биоактивных стекол, можно связать с образованием на поверхности материала силанольных -SiOH групп, активно участвующих в процессе минерализации интерфейса. С ростом содержания кремния в апатите сплошность покрытия возрастала. В случае минерализации стали, наблюдалась коррозия наряду с образованием слоя ГАП на поверхности.

В ходе систематического анализа указанного ряда материалов было показано, что модельные растворы могут использоваться для предварительного ранжирования материалов “in vitro”;

кроме того, с их использованием можно получать изолирующие покрытия на поверхности токсичных / инертных материалов (на примере полиуретановых губок).

Данная работа выполнялась при поддержке РФФИ (грант № 02-03-33271) и программы “Университеты России” (грант № УР.06.03.006).

Литература:

1. Hench L.L., J. Am. Ceram. Soc., 1998, 81 (7), 1705.

2. Gibson I.R., Best S.M., Bonfield W., J. Biomed. Mater. Res., 1999, 44, 422.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Гидротермально-микроволновой синтез простых и сложных оксидов циркония и гафния.

Максимов В.Д., Мескин П.Е., Чурагулов Б.Р.

В настоящее время нанокристаллические ZrO2 и HfO2 являются основными компонентами целого ряда материалов, в том числе подложек, биокерамики, катализаторов и т.д. Высокодисперсные BaZrO3 и BaHfO3 находят применение в качестве химически инертных барьерных материалов обладающих высокой химической инертностью и электрокерамики. Одним из широко применяемых методов получения нанокристаллических оксидов, является гидротермальный синтез, который в большинстве случаев позволяет контролировать физико химические характеристики получаемых оксидных порошков за счет варьирования параметров обработки – температурного режима и продолжительности синтеза, концентрации и кислотности (pH) обрабатываемых растворов, а также давления в системе. Применение дополнительных внешних воздействий, в частности, микроволновой обработки, способствует существенному расширению возможностей гидротермального метода. Так, гидротермально-микроволновой синтез успешно применяется для получения высокодисперсных порошков различных простых и сложных оксидов. При этом было показано, что применение микроволнового воздействия в условиях гидротермальной обработки позволяет существенно сократить продолжительность синтеза, а получаемые высокодисперсные оксидные продукты характеризуются более узким распределением частиц по размерам.

Однако в научной литературе практически отсутствуют работы по гидротермально-микроволновому синтезу нанокристаллического HfO2, микрокристаллических BaZrO3 и BaHfO3.

В связи с этим, цель настоящей работы – изучение фазового состава и физико-химических свойств высокодисперсных порошков диоксидов циркония и гафния, а также цирконата и гафната бария, полученных гидротермальным (ГТ) и гидротермально-микроволновым (ГТ-МВ) методами.

В работе получены следующие основные результаты:

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Установлено, что микроволновое воздействие в гидротермальных условиях (Т=180оС) существенно ускоряет кристаллизацию аморфного гидроксида цирконила ZrO(OH)2·nH2O с образованием нанокристаллического ZrO2, что в первую очередь обусловлено увеличением скорости зародышеобразования новой фазы. ГТ-МВ обработка ZrO(OH)2·nH2O способствует также значительному повышению доли термодинамически стабильной моноклинной модификации m ZrO2 (с увеличением продолжительности ГТ-МВ обработки содержание m-ZrO увеличивается с 30 до 45 % при увеличении продолжительности от 30 до 90 мин).

Высокодисперсный гафнат бария BaHfO3 был получен путем гидротермальной и гидротермально-микроволновой обработки суспензии HfO(OH)2·nH2O в насыщенном растворе Ba(OH)2 (pH=13) (Т=150оС, t = 30;

60 и мин). Согласно данным РФА и СЭМ, образец, полученный гидротермальным методом, представляет собой кристаллический BaHfO3 с размером частиц около мкм. Размер кристаллитов BaHfO3 почти на 3 порядка больше, чем у синтезированного из гидроксида гафнила при pH=6,5 нанокристаллического диоксида гафния HfO2 (ГТ-метод, Т=250оС). По-видимому, это связано с тем, что в сильно щелочной среде происходит интенсивный перенос гафния через раствор (за счет высокой растворимости аморфного гидроксида гафнила в щелочной среде), что приводит к перекристаллизации и образованию достаточно крупных кристаллов BaHfO3. Если обычная гидротермальная обработка приводит к образованию продукта со средним размером кристаллитов BaHfO3 - 3,5 мкм, то при использовании гидротермально-микроволнового метода очень существенно уменьшается средний размер кристаллитов BaHfO3 - 1,1 мкм. Аналогичная картина наблюдается при синтезе цирконата бария BaZrO3: согласно данным СЭМ средний размер частиц образца, полученного ГТ-МВ методом, составляет около 3 мкм, а в случае образца, полученного ГТ методом размер кристаллитов около 4,5 мкм.

Как известно, основная особенность микроволнового нагрева заключается в равномерном подводе тепловой энергии по всему объему системы, что обеспечивает высокую скорость нагрева обрабатываемой среды и, как следствие, III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ увеличение скорости реакции и однородность зародышеобразования. Все это приводит к формированию продукта синтеза (BaHfO3) в виде более мелких частиц, чем при синтезе обычным гидротермальным методом.

Таким образом, результаты, полученные в данной работе, показывают, что гидротермально-микроволновой метод способствует скорости кристаллизации аморфных гидроксидов цирконила и гафнила в нанодисперсные оксиды ZrO2 и HfO2, а также существенному уменьшению среднего размера кристаллитов в получаемых высокодисперсных порошках BaZrO3 и BaHfO3.

Каркасные бораты как перспективные материалы для нелинейной оптики.

Плачинда П.А., Долгих В.А., Стефанович С.Ю.

Одной из важных проблем современной фотоники, является создание твердотельного лазера, излучающего в УФ диапазоне. Прямая генерация на таких частотах видится затруднительной. В связи с этим перспективным путем является генерация второй гармоники излучения от стандартных источников В рамках настоящей работы нами были получены по отработанной нами методике поликристаллические образцы соединений M2B5O9X (M=Ca,Sr,Ba,Eu,Pb;

X=Cl,Br), принадлежащих к структурному типу хильгардита и борацитные производные состава M3B7O13X (M=Mg,Ni,Cd X=Cl,Br,I). Была адаптирована известная из литературы методика роста монокристаллов борацита применительно к фазам других типов. Благодаря этому модифицированию, выращены монокристаллы хильгардитных соединений, пригодные для рентеноструктурных исследований и монокристаллы фаз Ln[B6O9(OH)3] (Ln=Er,Ho,Tm) нового структурного типа, топология фундаментального строительного блока (ФСБ) которых родственна конфигурации борацитного ФСБ.

Для всех полученных соединений измерена интенсивность сигнала второй гармоники (ИВГ) лазерного излучения. Интенсивность сигнала от хильгардитных образцов менялась в пределах от 80 относительных единиц (по стандартному эталону 5микронного -SiO2) для Pb2B5O9Br до 4 от. ед. для Ca2B5O9Cl, а для борацитных производных ИВГ оказалась на порядок ниже: от 14 от. ед (Cd3B7O13Cl) - до 0,2 от.ед. (Ni3B7O13I). Однако последнее столь низкое значение III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ обусловлено тем, что при комнатной температуре вещество находится в параэлектрической фазе. ИВГ РЗЭ-борацтов составляла несколько единиц по кварцевому эталону.

Для объяснения такого расхождения в результатах измерений был предпринят расчет НЛО восприимчивостей изучаемых фаз на основе теории Филлипса-Ван Вехтена-Левина, модифицированной Ксуе для случая сложных кристаллов. Расчет выявил согласующееся с опытными данными существенное влияние природы катиона на величину ВГ. В результате расчета было обнаружено, что парциальный вклад различных типов связей в совокупную величину восприимчивости второго порядка существенно различается в случаях хильгардитов и борацтов. Хорошее согласование экспериментальных данных с теоретическими нарушается в случаях Pb-Br, Pb-Cl, Eu-Br и Eu-Cl хильгардитов.

По-видимому, это расхождения связано с невозможностью учета в рамках предложенного теоретического подхода влияния неподеленной электронной пары свинца и частично заполненной f-оболочки Eu. Развитие теоретического подхода видится в использовании расчетных подходов ab-initio.

Синтез и изучение нано- и микропорошков La1-xAgyMnO3+ (yx) для клеточной гипертермии.

Попова М.Н., Мельников О.В.

Общая гипертермия – это способ интенсивной терапии, при которой организм больного искусственно разогревается до температур, превышающих 39°С. Максимально возможный разогрев человека ограничен 42°С. Однако разогрев выше 42°С крайне необходим, т.к. раковая клетка погибает, начиная с 42,5°С и выше. Было показано, что специальными методами гипертермии возможно преодолеть этот рубеж. Так одним из таких методов является локальная гипертермия (ЛГ).

В методе ЛГ локальный перегрев (на клеточном уровне) достигается за счет введения в организм ферромагнитных веществ, нагреваемых переменным магнитным полем, с размером частиц порядка 100 нм, например наночастицы III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Fe3O4 (ferrofluid) [1]. Однако использование ферромагнетиков с высокой температурой Кюри (Тс) крайне не желательно, т.к. в этом случае сложно точно контролировать температуру частиц. Поэтому в последнее время ведутся активные поиски веществ с Тс 43-45°С.

В работе [2] было показано, что необходимой температуре фазового перехода 43°С удовлетворяет состав La0,8Ag0,15MnO3+. Таким образом, целью настоящей работы является получение магнитных наночастиц La0,8Ag0,15MnO3+, удовлетворяющих требованиям по размерам частиц и температуре фазового перехода.

Образцы порошков La0,8Ag0,15MnO3+ были получены с использованием следующих методов: «бумажный» синтез, синтез из расплава с нитратом аммония, синтез в нанореакторах и пиролиз аэрозолей растворов нитратов.

Методом рентгеновской дифракции показано, что во всех случаях удается получить фазу манганита лантана со структурой перовскита. Во всех случаях были изучены микроструктура и магнитная восприимчивость (Т) полученных образцов.

Для частиц, полученных «бумажным» синтезом, было показано, что в тестах на биологическую совместимость с живыми клетками, последние погибают, что, по-видимому, связано со сложной формой внедряемых частиц. В случае синтеза порошка методом пиролиза аэрозолей получаются частицы сферической формы, что более перспективно для метода ЛГ. Для частиц, полученных методом пиролиза аэрозолей, с целью уменьшения размеров частиц, использовали в качестве исходного раствор нитратов лантана, серебра и марганца (II) концентрацией 0,0005М. Размер полученных частиц составил 100 нм.

Образцы, полученные пиролизом аэрозолей, помещали в переменное магнитное поле (Н=0.8Тл, частота поля – 100 кГц). При этом измеряли температуру образца. Показано, что образец La0.8Ag0.15MnO3 выходит на постоянную температуру 43оС за время 40 с и поддерживает эту температуру, что как раз и необходимо для применения данных составов для гипертермии.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ С целью изолировать частицы, полученные методом пиролиза аэрозолей, от окружающей среды было проведено химическое модифицирование образцов La0,8Ag0,15MnO3+. Эффективность модифицирования поверхности показана путем измерения контактного угла дистиллированной воды на модельных образцах в виде тонких пленках состава La0,8Ag0,15MnO3. На объемных образцах факт модифицирования доказан с помощью ИК- и Оже-спектроскопии.

Литература 1. Rosensweig R.E. (2002) Heating magnetic fluid with alternating magnetic field // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, № 252, p. 370-374.

2. O.Yu.Gorbenko, O.V. Melnikov, A.R. Kaul, A.M.Balagurov, S.N.Bushmeleva, L.I.

Koroleva, R.V. Demin (2005) Solid solutions La1-xAgyMnO3+: evidence for silver doping, structure and properties // Materials Science and Engineering B, № 116, p. 64 70.

Получение и свойства наночастиц гексаферрита стронция в мезопористых матрицах Горожанкин Д.Ф.

Увеличение плотности записи на магнитных носителях информации является актуальной задачей современного материаловедения. Для анизотропных магнитных наночастиц критический объем перехода в суперпарамагнитное состояние меньше, чем для сферических, поэтому один бит информации в нанонитях будет занимать меньшую область на жестком диске. В устройствах записи весьма распространенным материалом является ферримагнитный гексаферрит стронция, который характеризуется большой коэрцитивной силой и в то же время относительно доступен в получении. Таким образом, перспективным направлением для исследований является получение нанонитей SrFe12O19 в матрицах, предотвращающих взаимодействие наночастиц. Матрица должна быть химически инертной и обладать упорядоченным расположением цилиндрических пор. Таким условиям удовлетворяет мезопористый оксид кремния (такой, как МСМ-41), и пленки пористого оксида алюминия. В мезопористом SiO2 поры имеют гексагональное упорядочение;

их длина достигает 10000, а диаметр в III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ процессе синтеза можно варьировать от 20 до 500. Al2O3 также можно получить с гексагонально упакованными порами;

методом получения этих матриц является двустадийное анодное окисление пластин алюминия в растворах кислот. При этом подбор условий окисления (плотности тока, времени окисления, кислоты) позволяет варьировать диаметр и глубину пор (диаметр от 15 до 200 нм;

толщина пленки 0.5 m).

Первым этапом работы стало получение чистого SrFe12O19 цитратным методом. Для этого раствор, содержащий цитраты Fe и Sr и этиленгликоль выпаривали до образования геля, после чего высушивали и отжигали в атмосфере кислорода при различных температурах. Магнитные свойства полученных порошков были исследованы на приборе АРD (Сriogenics). Максимальная Hc составила 6400 Э при Тотж=900С.

В литературе отсутствуют данные по получению упорядоченных наночастиц SrFe12O19 в матрицах. Нами был выбран подход, основанный на пропитке матриц растворами, содержащими цитраты Fe и Sr с последующей термической обработкой. Мезопористый SiO2 получали темплатным методом синтеза гидролизом тетраэтоксисилана в щелочной среде в присутствии ПАВ. Для получения наночастиц SrFe12O19 в порах оксида кремния синтезированный SiO2, содержащий темплат в порах, пропитывали раствором в течение 2 суток, после чего высушивали и отжигали в O2. Нанокомпозиты исследовали методами РФА, электронной дифракции, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, мессбауэровской спектроскопии, адсорбции/десорбции азота при 77К. Магнитные свойства нанокомпозитов исследовали на SQUID-магнетометре.

Образцы характеризуются довольно низким значением коэрцитивной силы и небольшими значениями магнитной восприимчивости. Интересно сравнить магнитные свойства нанокомпозитов Sr-Fe-O/SiO2 и Fe2O3/SiO2, также исследованных в работе – последние проявляют более низкие значения.

Наночастицы - и -Fe2O3 получали в порах SiO2 следующим образом: матрицу с темплатом в порах пропитывали пентакарбонилом железа в инертной атмосфере, после чего подвергали термической обработке (отжиг в O2 или разложение в H2 с III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ закалкой на воздух). Оптические свойства нанокомпозитов -Fe2O3/SiO2 меняются в зависимости от температуры получения: в них был обнаружен «красный сдвиг»

Eg.

Пленки пористого Al2O3 толщиной 100 нм получали в растворе щавелевой кислоты. Пропитку матрицы раствором цитратов проводили под вакуумом 1.5*10 мм. рт. ст. с для удаления воздуха из пор. Показано, что в случае пропитки не в условиях вакуума заполнение пор раствором происходит не полностью, что приводит к формированию очень мелких по сравнению с объемом пор неупорядоченных частиц. Магнитные свойства полученных нанокомпозитов представляют большой интерес для дальнейших исследований.

Получение и изучение смешанных проводников на основе галлата лантана как материалов для кислородных мембран Бледнов А.В.

Сложные оксиды со структурой перовскита, представляют большой интерес как материалы для твердооксидных топливных элементов (solid oxide fuel cells – SOFC), кислородоотделительных мембран, мембранных реакторов селективного окисления, твердоэлектролитных кислородных насосов и сенсоров. Транспортные свойства (ионная и дырочная проводимость) таких оксидов определяются катионами, занимающими А и В позиции в кристаллической решетке перовскита АВО3, а также внешними условиями (температура и парциальное давление кислорода). Эти свойства изменяются в широких пределах и могут быть управляемы за счет частичного замещения в обеих катионных подрешетках.

Перспективным мембранным материалом с высокой смешанной проводимостью являются твердые растворы на основе LaGaO3. Диффузионный поток кислорода через газоплотный материал обратно пропорционален толщине проводящего слоя.

Поэтому эффективность тонкопленочных мембран может быть на 2-3 порядка выше, чем керамических.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Целью работы является получение твердого смешанного электронно ионного проводника на основе галлата лантана, легированного оксидами стронция и железа, и исследование его свойств.

В работе были получены и исследованы керамические и тонкопленочные образцы состава La0.8Sr0.2Ga0.8Fe0.2O3-. Синтез керамических образцов проводился с использованием метода химической гомогенизации (т.н. “бумажный синтез”).

Измерения кислородной проницаемости полученных образцов показали отсутствие характерного экспоненциального роста потока кислорода через мембрану с ростом температуры, предположительно из-за деструкции материала мембраны на стороне с низким парциальным давлением кислорода.

Пленочные мембраны были получены методом MOCVD. В качестве прекурсоров использовались металлоорганические комплексы La(thd)3, Sr(thd)2*2Phen, Fe(thd)3 и Ga(thd)3. Осаждение проводили на пористые подложки ZrO2/CaO (размер пор 5-10 мкм). Для уменьшения размера пор в приповерхностном слое подложек было предпринято внедрение в них металлического серебра и порошка того же состава, что и пленка. На модифицированных подложках получены сплошные и равномерные по толщине пленки нужного состава.

Синтез полупроводниковых наночастиц ZnO в матрице мезопористого оксида кремния Бурова Л.И.

С открытием в 1992 году семейства мезопористых материалов на основе SiO2 начался новый период в создании нанокомпозитов, т.е. наночастиц, заключенных в матрицу. В последнее время наибольший интерес представляет создание полупроводниковых нанокомпозитов на основе мезопористого SiO2.

Такие материалы могут иметь широкое применение в различных оптоэлектронных устройствах. Нанокомпозиты полупроводник/SiO2 получают путем внедрения соединения полупроводника в матрицу SiO2 с последующей химической модификацией. Оксид цинка ZnO - прямозонный полупроводник с широкой запрещенной зоной - ок. 3.3 эВ (при комнатной температуре) В спектрах III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ люминесценции ZnO различают несколько полос испускания: около 370, 510, 640, и 730 нм. Получение качественных наноструктур на основе ZnO с преобладающим свечением в ультрафиолетовой и видимой областях спектра необходимо для создания мощных полупроводниковых источников света в этом диапазоне, лазеров и светодиодов.

В настоящей работе предпринята попытка синтеза наночастиц ZnO в матрице мезопористого SiO2. Синтезированный по стандартной методике мезопористый оксид кремния пропитывали спиртовым раствором ацетата цинка или спиртовым раствором ацетилацетоната цинка, затем образцы отжигали в атмосфере кислорода. По данным просвечивающей электронной микроскопии, высокоупорядоченная пористая структура не разрушается при введении в нее соединений цинка, однако расположение наночастиц ZnO в порах мезопористого SiO2 не доказано. С полученных образцов были сняты спектры оптического поглощения и спектры фотолюминесценции. Ширина запрещенной зоны, рассчитанная по спектрам оптического поглощения, составляет 3.1-3.2 эВ, что соответствует ширине запрещенной зоны для объемного ZnO. В спектрах люминесценции полученных образцов наблюдается широкий максимум при 420 450 нм.

Синтез функциональных нанокомпозитов с использованием цеолитов в качестве твердофазных нанореакторов Вячеславов А.С.

В последнее время особый интерес представляет получение наночастиц с контролируемыми физическими свойствами и морфологией, а также создание материалов на их основе. Однако, использование наносистем в качестве материалов сильно затруднено ввиду метастабильности вещества в нанокристаллическом состоянии. Для решения этой проблемы наиболее широко применяется подход, связанный с получением нанокомпозитных материалов, т.е.

наночастиц, заключенных в химически инертную матрицу. Использование данного приема позволяет избежать агрегации наночастиц, защитить их от внешних воздействий, что существенно облегчает практическое применение III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ таких материалов. Наиболее перспективных представляется подход, связанный с непосредственным формированием наноструктур в объеме матрицы в процессе ее химической модификации. В этом случае в качестве матрицы могут выступать различные цеолиты, что обуславливается большим выбором различных каркасных структур, позволяющим контролировать форму и размеры получаемых в ходе синтеза частиц.

В настоящей работе была предпринята попытка синтеза нанокомпозитов на основе замещенных цеолитов. Так, железосодержащие нанокомпозиты синтезировали путем восстановления железозамещенных NaY цеолитов.

Железосодержащие цеолиты синтезировали как методом катионного обмена в растворе солей железа, так и пропиткой пентакарбонилом железа. Восстановление проводили в токе водорода при различных температурах. Исходные цеолиты был охарактеризованы методами РФА и ТГА. Полученные композиты железо-цеолит охарактеризованы РФА, мессбауэровской спектроскопией и просвечивающей электронной микроскопией.

Получение теплозащитных покрытий из ZrO2(Y2O3) на лопатках ГТД методом MOCVD Досовицкий Г.А., Новожилов М.А.

Лопатки газо-турбинных двигателей (ГТД) вследствие жестких условий эксплуатации (большие термические и механические нагрузки) являются одними из основных элементов, которые ограничивают ресурс авиационного двигателя.

Продление срока службы лопаток или увеличение КПД двигателя за счет повышения рабочей температуры может дать существенный экономический выигрыш. Для достижения этих целей можно использовать теплозащитные покрытия, которые снижают температуру на поверхности лопатки, тем самым, продлевая срок ее эксплуатации.

Цель данной работы – получение методом MOCVD покрытий из ZrO2(Y2O3) на модельных образцах из никелевого суперсплава, а также изучение влияния условий осаждения на эксплуатационные характеристики покрытий. Для III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ нанесения покрытий была создана установка MOCVD с питателем порошкового типа и нагревом образца индуктивным методом. В качестве прекурсоров использовали безводные ацетилацетонаты циркония и иттрия. Эти соединения имеют высокую летучесть, а также они достаточно дешевы, что очень важно при получении покрытий в промышленном масштабе. В ходе работы проводили поиск условий осаждения, в которых реализуется максимальная скорость роста покрытий. Варьировали температуру осаждения, парциальное давление кислорода, суммарный газовый поток, скорость подачи прекурсоров. Также изучали зависимость микроструктуры покрытий от условий осаждения (наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают покрытия с микроструктурой колончатого типа).

В ходе работы были отработаны методики исследования фазового и элементного состава полученных керамических слоев и их микроструктуры.

Показана возможность осаждения керамических слоев ZrO2(Y2O3) с заданными параметрами (по элементному и фазовому составу, чистоте, допустимым примесным элементам, толщине). Показано, что при повышении температуры осаждения до 900 оС в покрытие формируется развитая микроструктура колончатого типа.

Анизотропные квазидвумерные смешанные халькогениды никеля Исаева А.А.

Открытые ранее в ходе наших работ низшие смешанные халькогениды никеля-олова [1], [2] являются представителями довольно обширного класса неорганических соединений с необычными блочными структурами, в которых чередуются различные гетерометаллические и никель-халькогенидные слои.

Данная работа посвящена дальнейшему изучению этого интересного класса соединений, в частности поиску аналогов и оптимизации условий получения больших монокристаллов.

В результате поисков в системах Ni-Ge-Ch и Ni-Si-Ch (Ch=S, Se, Te) обнаружено 8 новых соединений, предположительно также имеющих блочное III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ строение. Методами химического транспорта и кристаллизации из расплавленных солей были выращены монокристаллы 3 соединений, для которых определены кристаллические структуры (Пр.гр. I4/mmm, Z = 2, Ni5.69SiSe2, a = 3.5760(3), c = 18.339(1), Ni9Ge2S2, a = 3.578(1), c = 24.687(5), Ni5.545GeSe2, a = 3.609(1), c = 18.293(4) ), составы подтверждены рентгеноспектральным микроанализом. Эти фазы имеют блочное строение, аналогичное описанным ранее фазам [1]. В настоящее время ведутся попытки получения монокристаллов остальных соединений.

Детальное изучение рентгеновских дифрактограмм показало, что в структурах соединений данного класса могут иметь место сверхструктуры или модуляции. По данным повторного рентгено-структурного эксперимента сделано предположение о наличие в структурах данных фаз модуляций в плоскости ab. В настоящее время для подтвреждения этого проводятся исследования методом просвечивающей электронной микроскопии.

С использованием собирательной рекристаллизации в парах йода получены пригодные для изучения физических свойств монокристаллы Ni5.76SnTe2, а в настоящее время проводится аналогичный эксперимент по получению монокристаллов Ni5.63SnSe2.

[1] A.L.Lyubimtsev, A.A.Isaeva, A.I.Baranov, A.Fischer, B.A.Popovkin. 6-th International Workshop on High Temperature and Novel Inorganic Materials Engineering, 2001, Book of Abstracts, PIII-10, Moscow-St. Petersburg.

[2] A.I.Baranov, A.A.Isaeva, L.Kloo, B.A.Popovkin. Inorganic Chemistry, 2003, 42, 6667-6672.

Синтез и исследование тонких пленок манганитов с колоссальным магнетосопротивлением состава (Nd1-x,Smx)1-ySryMnO3.

Картавцева М.С.

Для замещенных манганитов редкоземельных элементов со структурой перовскита характерны такие уникальные явления, как переходы металл III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ диэлектрик, сосуществование ферромагнитных и антиферромагнитных упорядочений, фазовое расслоение и эффект колоссального магнетосопротивления (КМС).

Система Sm1-xSrxMnO3 интересна тем, что в ней проявляется взаимосвязь электронной, магнитной и фононной подсистем, возможно сосуществование ферромагнитной металлической и антиферромагнитной диэлектрической фаз. Для керамики этого состава наблюдается эффект гигантской магнитострикции, то есть изменения размеров образца в магнитном поле. Целью работы было получить ориентированные пленки Sm1-xSrxMnO3 (x = 0,4 - 0,5) на различных подложках для исследования влияния изотопного замещения кислорода 16О на 18О на магнитные и электрические свойства пленок. Методом MOCVD (рО2=4,5мбар, Т=900°С) были получены пленки Sm1-xSrxMnO3 (x = 0,45-0,49) на подложках MgO, SrTiO3, LaAlO3 с использованием летучих дипивалоилметанатов (2,2,6,6 тетраметилгептандионатов) соответствующих металлов в качестве прекурсоров.

Cостав пленок определялся методом рентгено-локального микроанализа. Также было выполнено их рентгенографическое исследование на дифрактометре ДРОН 3М и исследована температурная зависимость электросопротивления четырехконтактным методом. В отличие от керамики того же состава в тонкопленочных образцах переход металл-диэлектрик не наблюдается. Известно, что переход в этих составах сопровождается резким изменением параметров решетки. Адгезия эпитаксиальных пленок Sm1-xSrxMnO3 к поверхности подложки тормозит фазовый переход в пленке. Альтернативное объяснение может быть связано с различием кислородной стехиометрии керамики и пленок. Для проверки этого предположения были получены эпитаксиальные пленки твердых растворов (Nd1-xSmx)0,55Sr0,45MnO3 (x = 0;

0,5;

0,75;

0,87), так как в Nd0,55Sr0,45MnO3 переход металл-диэлектрик не сопровождается резким изменением параметров решетки.

Переход металл-диэлектрик наблюдался при температурах 264K, 193K, 135K, 121К соответственно. Для пленок Nd0,55Sr0,45MnO3 и (Nd0,5Sm0,5)0,55Sr0,45MnO температуры перехода металл-диэлектрик хорошо совпадают с экспериментальными данными для керамических образцов (265K и 190K III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ соответственно). С увеличением количества Sm в твердом растворе (NdxSm1 x)0,55Sr0,45MnO3 происходит рост сопротивления и понижение температуры перехода металл-диэлектрик.

Тонкопленочные электролюминесцентные (ЭЛ) материалы на основе комплексов РЗЭ (III) Котова О.В.

Комплексы некоторых РЗЭ (III) с органическими лигандами обладают люминесцентными свойствами. На основе таких соединений могут быть созданы ЭЛ устройства, например экраны с плоской панелью. Для создания эффективного ЭЛ устройства необходимо выбрать комплекс, обладающий возможно более высоким квантовым выходом люминесценции, подобрать оптимальную структуру электрон- и дыркопроводящих слоев, а также выбрать способ получения пленочных покрытий. Наиболее часто используемые способы получения покрытий ЭЛ материалов это - накапывание раствора вещества на вращающуюся подложку (spin-coating) и метод осаждения из газовой фазы.

Основные классы координационных соединений РЗЭ (III), используемые в ЭЛ устройствах – это -дикетонаты, карбоксилаты и пиразолонаты. В данной работе в качестве объектов исследования были выбраны следующие дикетонаты и карбоксилаты – TbL3 (L=Hdpm, HSal, Hbz);

EuL3 (L=HDBM);

Tb(Sal)3Qn (Q=TPPO, n=1,2) и Eu(DBM)3Q (Q=Phen, Bath), так как они термически стабильны и обладают высоким квантовым выходом люминесценции.

Каждый из этих комплексов охарактеризован методами элементного анализа, ИК спектроскопии, термического анализа и спектрофотометрии.

Трисбензоат тербия (Tb(bz)3) обладает наибольшим квантовым выходом люминесценции среди выбранных комплексов, он устойчив при нагревании до 350°С, но нелетуч и плохо растворим в органических растворителях. В данной работе предложен способ получения пленок этого комплекса за счет проведения реакции обмена лигандами в газовой фазе между летучими дипивалоилметанатом тербия (Tb(dpm)3) и бензойной кислотой (Hbz).

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Резистивные и магнеторезистивные свойства тонких пленок La1-xAgУMnO3+ Мельников О.В., Горбенко О.Ю.

Манганиты РЗЭ со структурой перовскита, легированные одно- и двузарядными катионами обладают высокой температурой Кюри и эффектом КМС. Для практического применения таких материалов в качестве датчиков магнитного поля или датчиков движения, необходимо, чтобы эти материалы обладали высокой чувствительностью к внешнему магнитному полю при комнатной температуре. Манганиты, легированные двухзарядными катионами (Sr2+, Pb2+), обладая высокой температурой Кюри, мало чувствительны к магнитному полю при комнатной температуре, Однако в случае легирования Na+ и Ag+ была обнаружена высокая чувствительность к магнитному полю уже при комнатной температуре. Поэтому, манганиты легированные серебром предствляют интерес для возможных практических применений. Однако для практического применения необходимо иметь эти материалы в виде пленок.

В данной работе получены эпитаксиальные тонкие пленки La1-xAgyMnO (ух) на подложках SrTiO3 (100), SrTiO3 (110), ZrO2 (100). Из-за малой термической устойчивости летучих соединений серебра, была предложена двухступенчатая методика синтеза: 1) получение тонких пленок лантан дефицитного манганита лантана методом MOCVD (v(O2)=7л/ч, v(Ar)=7л/ч, P(общ.)=10мбар, Т=8300С), 2) насыщение пленок серебром путем отжига лантан дефицитных составов в парах серебра в атмосфере кислорода.

Изучены магнитные, резистивные и магнеторезистивные характеристики ряда составов La1-xAgyMnO3 (ух0.3). Зависимость максимума температуры электрического сопротивления (Tp) от состава имеет максимум при х=0.15-0.2.

Наблюдается соответствие между температурой Кюри (Tc) и Tp в полученных тонкопленочных образцах. Пленки на перовскитных подложках обладают свойствами магнитомягких ферромагнетков (коэрцитивное поле до 50 Э). Для образца La0.85Ag0.15MnO3 на подложке SrTiO3 (110) Tp достигает 370 К, что заметно выше, чем наблюдалось для керамик того же состава. Пленки La1 III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ xAgyMnO3 (ух0.3) на подложках ZrO2 (Y2O2) (100) обладают вариантной структурой с высокой плотностью специальных высокоугловых границ. Они показали высокую чувствительность к внешнему магнитному полю. В области технического намагничивания наблюдается пики положительного магнетосопротивления до 10% в поле ~100 Э. В больших полях наблюдается отрицательное туннельное магнетосопротивление. Установлена взаимосвязь между микроструктурой пленок и формой петель гистерезиса магнетоcопротивления в слабых магнитных полях.

Синтез и исследование анизотропных наночастиц в пленках пористого оксида алюминия Напольский К.С.

В настоящее время пленки пористого оксида алюминия, полученные анодным окислением, интенсивно изучаются в связи с возможностью их использования в качестве шаблонов при формировании наноструктурированных композитов. Они представляют собой пленки аморфного оксида алюминия на Al подложке, обладающие упорядоченной системой однородных по размеру пор, диаметр которых можно варьировать от 15 до 200 нм. При проведении химической реакции внутри мезопор реакционная зона ограничена их стенками, что создает условия для синтеза нанофазы, сходные с условиями синтеза в одномерном нанореакторе.

Важным преимуществом данной системы является возможность синтеза многих соединений электрохимическими методами, что позволяет контролируемым образом изменять свойства получаемых наноструктур.

В настоящей работе была получена серия образцов пористого оксида алюминия с различным диаметром пор (от 25 до 80 нм). Синтез матриц Al2O проводился по двухстадийной методике анодного окисления Al подложки с последующим травлением в щавелевой кислоте. На заключительной стадии работы была проведена попытка синтеза анизотропных магнитных (Ni) и III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ полупроводниковых (ZnO) наночастиц на основе пористых темплатов методом импульсного электроосаждения.

Синтезированные нанокомпозиты были охарактеризованы методами сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, магнитносиловой микроскопии, спектроскопии УФ и видимой области, а также была изучена температурная зависимость магнитной восприимчивости.

Полученные данные свидетельствуют об образовании анизотропных наночастиц, повторяющих форму матрицы.

Транспортные свойства тисонитоподобного твердого раствора Ba0.035Bi0.965(O,F)3 Притужалов В.А.

Одной из задач химии и материаловедения является поиск новых твердотельных ионных проводников с высокими значениями проводимости при температурах ниже 300°С. В настоящее время широко используются F проводящие электролиты на основе LaF3. Трифторид лантана имеет структуру тисонита. В этом же структурном типе кристаллизуется твердые растворы на основе BiF3 при легировании фторидами щелочноземельных элементов [1]. Также тисонитоподобные твердые растворы образуются при замещении в BiF3 части фтора на кислород:

-BiOxF3-2x [2]. Твердые растворы, содержащие висмут, характеризуются достаточно высокой анионной проводимостью в указанном температурном диапазоне. Целью настоящей работы является исследование транспортных и рентгенографических характеристик тисонитоподобных твердых растворов Ba0.035Bi0.965(O,F)3-.

Образцы твердого раствора получали твердофазным синтезом при температуре 600°С. Для предотвращения пирогидролиза отжиг образцов проводили в течение трех часов в атмосфере сухого аргона в медных ампулах.

Однофазность полученных образцов контролировали методом РФА. Определены параметры гексагональной элементарной ячейки тисонитоподобных образцов:

P3c1, z=6, a = 7.143(2) – 7.138(2), c = 7.298(1) – 7.307(2). Транспортные III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ свойства образцов изучали методом спектроскопии комплексного импеданса в интервале температур 20-300°С и частот 1-106Гц. Зависимость проводимости от температуры для всех измеренных образцов имеет 2 линейных участка с различными энергиями активации: высокотемпературный участок Еа= 0,15 эВ, низкотемпературный участок Еа=0.4 эВ. Излом наблюдается при температурах 150- 170°С, что хорошо согласуется с литературными данными [1]. Построена зависимость проводимости от состава твердого раствора при температуре 150°С.

Показано, что проводимость образцов возрастает при увеличении содержания кислорода и, соответственно, анионных вакансий от 1.13*10-3 до 5.68*10-3 ом-1см. Прослежена корреляция проводимости, параметров элементарных ячеек и состава образцов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 02-03-32847) и министерства общего и профессионального образования (грант Т02-094-1158).

1. Rhandour A., Reau J.M., Matar S.F., Tian S.B., Hagenmuller R., “New fluorine ion conductors with tysonite-type structure”//Mat. Res. Bull., 1985, vol.20, pp. 1309- 2. Ардашникова Е. И., Борзенкова М. П., Калиниченко Ф. В., Новосёлова А. В. “Полиморфизм BiF3 при высоком давлении”// Журн. Неорг. Химии, 1981. Т. 26. С. 1727-1730.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ УСТНЫЕ ДОКЛАДЫ СТУДЕНТОВ УСТНЫЕ ДОКЛАДЫ СТУДЕНТОВ СЕКЦИЯ СЕКЦИЯ III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Синтез и свойства фотонных кристаллов на основе оксидов переходных металлов В.В. Абрамова В последнее время все больший интерес привлекают фотонные кристаллы (ФК) – материалы с пространственно-периодической модуляцией диэлектрической проницаемости, имеющие фотонные запрещенные зоны в спектре собственных электромагнитных состояний. Благодаря этому, ФК часто рассматриваются в качестве оптических аналогов полупроводников, а значит – как основа для создания новых поколений интегрированных устройств микроэлектроники, фотоники и для дальнейшего развития информационных технологий. Между тем, для создания реальных устройств на основе фотонных элементов, как правило, требуются ФК, в которых уникальные оптические характеристики совмещены с дополнительными функциональными свойствами (люминесцентными, электрохромными, магнитными и т.д.).

В настоящее время практически все наиболее распространенные и технологически перспективные методы синтеза ФК связаны с самоорганизацией монодисперсных коллоидных микрочастиц. В настоящей работе для синтеза ФК на основе оксидов переходных металлов была использована следующая методика: (1) синтез коллоидных микрочастиц, (2) их упорядочение в виде двумерного каркаса (темплатная матрица), (3) заполнение оставшихся пустот веществом с требуемыми свойствами и (4) удаление материала темплата.

В качестве объектов исследования были выбраны материалы с ценными оптическими (TiO2) и электрохромными (WO3, V2O5) свойствами. Полученные образцы были исследованы методами электронной микроскопии, оптической спектроскопии, лазерной дифракции, вольтамперометрии, рентгенофазового, дифференциально-термического и термогравиметрического анализа.

Работа была выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты №№ 05 03-32778 и 04-03-39010-ГФЕН2004) и ФЦНТП (грант 02.434.11.2009).

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Сравнение газовой чувствительности нанокомпозитов на основе SnO2 (с содержанием La2O3, In2O3, Fe2O3) по отношению к C2H5OH, CH3CN и DMMP Алексеенко Е.А.

Высокодисперсная система, образованная полупроводниковым оксидом SnO2 и оксидами La2O3, In2O3, Fe2O3 представляет интерес для создания чувствительных элементов газовых сенсоров резистивного типа. Величина сенсорного сигнала определяется составом, микроструктурой и электрофизическими свойствами материала. Нанокомпозиты на основе SnO2, содержащие 0.75 и 1.25 мол.% La2O3, In2O3, Fe2O3, синтезированы путём осаждения геля -оловянной кислоты с последующей пропиткой растворами нитратов соответствующих металлов и термическим отжигом при температурах 300, 500 и 700°С.

Сенсорные свойства нанокомпозитов SnO2-La2O3, SnO2-In2O3 и SnO2-Fe2O3 по отношению к CH3CN, C2H5OH и DMMP изучены in situ методом измерения электропроводности при температуре 300°С. Концентрация указанных веществ в воздухе определялась величиной давления насыщенного пара при 25оС для CH3CN и C2H5OH и при -20оС для DMMP, что соответствует концентрации 12. об.%, 7.6 об.% и 43.6 ppm соответственно. Сенсорный сигнал S определяли из величин проводимости в воздухе GO2 и в присутствии паров детектируемых веществ Gg по формуле S = (Gg - GO2) / GO2. Увеличение температуры отжига приводит к увеличению сенсорного сигнала образцов по отношению к CH3CN и C2H5OH.

Работа выполнена в рамках проекта Критические технологии РФ: ЛОТ 5. БТ 13.2/002 «Быстродействующая переносная портативная мультисенсорная система обнаружения и идентификации токсичных химических веществ».

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Оптимизация условий синтеза ванадийоксидных нанотрубок Аникина А.В., Гудилин Е.А.

Нанотрубки оксида ванадия являются объектом интенсивных исследований в связи с возможностью их использования в качестве активных элементов сенсорных устройств, катодных материалов, катализаторов. В то же время недостаточно изучено влияние условий синтеза на процесс образования нанотрубок. Традиционно считается, что для получения трубок в качестве продукта необходимо 48 ч гидротермальной обработки при 1800 С.

В данной работе была проведена попытка получения НТ в более мягких условиях.

Синтез осуществлялся комбинированием золь-гель метода с последующей гидротермальной обработкой. В качестве ванадиевого прекурсора использовался кристаллический V2O5, в качестве темплатов – С2Н5ОН и амины с различной длиной углеродной цепи.

Морфология полученных образцов исследовалась методом сканирующей электронной микроскопии. Измерялась площадь поверхности методом BET.

Получены ИК-спектры и рентгеновские спектры образцов.

Проведено подробное сравнение трех образцов: со спиртом и гексадециламином при 1800 С (48 ч), с гексадециламином при 1000 С (72 ч).

Вискеры на основе оксида ванадия (V): разработка методики получения новой фазы и исследование физико-химических свойств Балахонов С. В., Померанцева Е. А., Гудилин Е. А., Чурагулов Б. Р.

Одномерные (1D) наноструктуры привлекают большое внимание как функциональные материалы для молекулярной электроники, эмиттеров и др.

Нитевидные кристаллы с соотношением длины к ширине более 1000, называют вискерами. Одним из важных применений вискеров является их использование в качестве армирующих волокон: при их включении в состав материала, резко улучшаются его механические характеристики. Целью настоящей работы является разработка методики синтеза вискеров на основе оксида ванадия (V) с III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ помощью гидротермальной обработки и исследование физико-химических свойств полученных кристаллов.

В качестве прекурсора использовали гель на основе V2O5, который был подвергнут ионному обмену путем перемешивания с насыщенным раствором Ba(NO3)2 для вхождения ионов Ba2+ в межслоевые пространства матрицы геля. Ba замещенный гель V2O5 помещали в тефлоновую ячейку и подвергали гидротермальной обработке в титановом автоклаве при температурах 200 – 250 С в течение 10 - 48 часов. Наибольший выход вискеров получался при гидротермальной обработке при 250 С в течение 48 часов.

Полученные кристаллы были исследованы методами РФА, ИК спектроскопии с Фурье преобразованием, СЭМ и РСМА.

Вискеры представляли собой зеленоватые волокна с толщиной ~ 50 – нм и достигают 3 - 4 мм в длину. Во многих случаях наблюдалось расщепление толстых вискеров на более тонкие, т.е. многие кристаллы представляют собой пучок сросшихся вискеров. РСМА показал, что отношение атомов Ba : V примерно равно 1 : 8 – 1 : 9. По данным ИК-спектроскопии, в состав исследуемых кристаллов входит большое количество воды. Сопоставление спектра рентгеновской дифракции вискеров со структурными базами данных PDF-2 и ICSD показали, что данное соединение представляет собой новую фазу.

С помощью цифрового авометра было рассчитано удельное сопротивление одного вискера, его величина составила ~7,658·10-8 Ом·м, что, например, существенно ниже, чем, у вискеров Ba6Mn24O48 (в 100 – 1000 раз).

Таким образом, полученные вискеры могут служить армирующими волокнами для создания гибких электродов на основе ксерогеля V2O5.

Рост кристаллов BaNiO3 в растворе расплава щелочи.

Битнер Н.А., Ельчищев Д.А., Алешин В.А.

Целью работы являлось изучение влияния экспериментальных факторов на форму и размеры кристаллов BaNiO3 при кристаллизации из раствора в расплаве гидроксида калия. В качестве исходных веществ использовали III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ поликристаллический BaNiOx, KOH и гидроксид бария. Смесь помещалась в печь, нагревалась до 7500С и выдерживалась в течение суток. Затем расплав медленно охлаждали, в ходе данного процесса происходило образование тонких игольчатых кристаллов с зеленоватым отливом. Полученные кристаллы отмывали от щелочи дистиллированной водой. Исходный поликристаллический никелат бария получали путем спекания оксида никеля и карбоната бария. Отжиги проводились по 24 часа при температурах 9000С, 9500С, 9500С с промежуточными перетираниями в агатовой ступке. Попытка замены никелата бария на смесь оксида никеля и карбоната бария не увенчалась успехом.

Была проведена серия экспериментов, в которых варьировалась скорость охлаждения расплава. Полученные кристаллы изучали методом электронной микроскопии. С увеличением скорости охлаждения происходит уменьшение размеров кристаллов, также и изменяется их форма, принимая вид трубчатых, сплошных и скелетных кристаллов. Длина кристаллов уменьшается в пределах от 2мм до 0.05мм и по толщине от 0.001мм до 0.0002мм. Наряду с кристаллизацией никелата бария, были обнаружены примеси карбоната бария и оксида алюминия.

Образование Al2O3, вероятно, связано с взаимодействием материала тигля с расплавом щелочи, что приводит к образованию алюмината калия, разлагающегося при промывании водой.

Для выявления влияния состава расплава на размер и форму кристаллов была проведена серия экспериментов, в которых варьировалось содержание гидроксида бария, при фиксированной скорости охлаждения расплава, которая составляла 0,33град./мин. Было обнаружено, что с увеличением содержания в расплаве гидроксида бария размеры кристаллов заметно увеличиваются. Как и в предыдущем эксперименте, после промывания были обнаружены, кроме кристаллов BaNiO3 примеси карбоната бария и оксида алюминия.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Синтез магнитных нанокомпозитов, содержащих гексаферрит стронция Вишняков Д.А., Зайцев Д.Д., Казин П.Е.

Магнитотвёрдый гексаферрит стронция М-типа вследствие большой константы магнитной анизотропии и химической инертности используется для создания постоянных магнитов. Синтез монодоменных частиц гексаферрита, характеризующихся высокой коэрцитивной силой, возможен при кристаллизации стеклообразного оксидного предшественника при его термической обработке.

Известно, что малое замещение железа на алюминий приводит к увеличению намагниченности и коэрцитивной силы. Одной из целей работ являлось получение легированного алюминием SrFe12O19 из боратного стекла.

Были получены стёкла в системе SrO–Fe2O3–Al2O3–B2O3 номинальных составов {SrFe11AlO19+4SrB2O4+4Sr2B2O5}, {SrFe10Al2O19+4SrB2O4+4Sr2B2O5} и {SrFe11AlO19+4SrAl2O4+4SrB2O4} методом закалки оксидного расплава (1250°С) между вращающимися стальными валками. Термической обработкой при 650 850С были получены образцы магнитных нанокомпозитов, исследованные методами РФА, магнитометрии и сканирующей электронной микроскопии. Ряд образцов обладает рекордными для данных материалов значениями коэрцитивной силы (7700Э).

Также в работе исследовались фазовые соотношения в системе SrO–Fe2O3– GeO2 в области стабильного существования гексаферрита стронция.

Твердофазным отжигом при температуре 1150°С в течение 24 часов получены образцы следующих номинальных составов: {0,15SrO+0,34Fe2O3+0,17GeO2} (1), {2SrO+6Fe2O3+2GeO2} (2), {2,5SrO+6Fe2O3+2GeO2} (3), {3SrO+6Fe2O3+2GeO2} (4), {4SrO+6Fe2O3+2GeO2} (5), {0,36SrO+0,26Fe2O3+0,12GeO2} (6), {0,37SrO+0,28Fe2O3+0,07GeO2} (7), {0,47SrO+0,24Fe2O3+0,05GeO2} (8), {0,38SrO+0,3Fe2O3+0,02GeO2} (9), {0,48SrO+0,25Fe2O3+0,02GeO2} (10).

На основании рентгенофазового анализа был впервые предположен фрагмент изотермического сечения фазовой диаграммы системы SrO–Fe2O3–GeO2 в концентрационной области стабильности гексаферрита стронция (1150°С, воздух).

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Было получено стекло в системе SrO–Fe2O3–GeO2–B2O3 номинального состава {SrFe12O19+8Sr3Fe2Ge4O14+6SrB2O4} методом закалки расплава (1420°С) между вращающимися стальными валками. Образцы магнитных композитов синтезированы изотермической обработкой стекла при температурах 600-1000С.

Установлена последовательность фазовых превращений, происходящих при кристаллизации стекла и исследованы магнитные характеристики образцов нанокомпозитов. Максимальное значение коэрцитивной силы составило 4600 Э, а намагниченности насыщения 17 э.м.е/г.

Изучение возможностей образования соединений MI2MIII(AO4)(BO4), MI=Na, K, Rb;

MIII=Gd, Dy, Y;

A=Mo, W;

B=As, P Игонькина В.

В последние десятилетия все большее внимание исследователей привлекают сложные неорганические фосфаты переходных и редкоземельных элементов.

Ранее нами были синтезированы и исследованы представители нового класса соединений со смешанными анионами – молибдат-фосфаты РЗЭ (Gd, Dy, Y) натрия и калия. В настоящей работе продолжено изучение возможностей образования сложных молибдат-фосфатов РЗЭ и щелочных металлов, получены соединения состава Rb2MIII(MoO4)(PO4), MI= Rb;

MIII=Gd, Dy, Y. Все полученные соединения изоструктурны между собой, кристаллизуются в ромбической сингонии. Установлено, что производные рубидия образуются при более высокой температуре (750-800C), в отличие от производных натрия и калия, образование которых констатируется уже при 600°C.

Были получены вольфрамат-фосфаты одно- и трехзарядных катионов состава MI2MIII(WO4)(PO4), MI=Na, K;

MIII=Gd, Dy, Y. Методики синтеза молибдат- и вольфрамат-фосфатов аналогичны. Установлено, что для получения сложных вольфрамат-фосфатов требуется более высокая температура(750-800°C), чем в случае получения молибдат-фосфатов. Рассчитаны кристаллографические параметры элементарных ячеек синтезированных соединений и выявлены их зависимости от радиусов одно- и трехзарядных катионов. Сложные вольфрамат III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ фосфаты натрия и калия кристаллизуются в ромбической сингонии и изоструктурны аналогичным молибдат-фосфатам.

Исследованы возможности получения сложных молибдат-арсенатов гадолиния и щелочных металлов MI2Gd(MoO4)(AsO4), MI=Na, K методом твердофазного синтеза. В изученном температурно-временном режиме синтеза образование новых соединений не наблюдалось. Это связано с большим размером тетраэдра AsO4 по сравнению с тетраэдром PO4.

Выявлена возможность частичного замещения щелочных катионов в структуре молибдат- и вольфрамат-фосфатов на другой однозарядный катион. В частности, при добавлении небольших количеств Ag2MoO4 или Ag2WO4 в расчет на получение Na2-2хAg2xDy(ЭO4)(PO4) (ЭO4=Mo,W, x0.25) соответствующие молибдат- и вольфрамат-фосфаты могут быть получены при более низкой температуре(500°C). Увеличение содержания серебра приводит к образованию двухфазных образцов (NaDy(ЭO4)(PO4) и Ag2ЭO4).

Синтез нанокристаллических порошков NiO и ZnO Коваленко А.А., Баранов А.Н.

В последнее время большой научный интерес представляет получение сверхтонких порошков на основе оксидов с полупроводниковыми свойствами.

Порошки оксида никеля, обладающие узким распределением частиц по размеру, могут использоваться для производства керамических, магнитных, электрохромных материалов, гетерогенных катализаторов.

В данной работе целью стал синтез и характеризация нанопорошков оксида никеля, а также получение нанокомпозита на основе оксидов никеля и цинка.

Наночастицы NiO были получены термическим разложением основного карбоната никеля в матрице NaCl. Все полученные порошки были охарактеризованы методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. По данным СЭМ синтезированные порошки обладают узким распределением частиц по размеру в диапазоне 20-40 нм. Также III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ в работе была показана возможность использования помола прекурсора с NaCl в органических растворителях. Это позволяет существенно сократить время помола и избежать загрязнения порошков материалом помольной гарнитуры, что обычно происходит при сухом помоле длительностью более 5 часов.

Для получения нанокомпозита на основе оксидов никеля и цинка был выбран метод синтеза наночастиц ZnO из спиртовых растворов и последующим формированием матрицы оксида никеля путем осаждения ацетата никеля гидроксидом натрия в спиртовом растворе. Заключительной стадией являлся длительный отжиг при 400, 500 и 600°С. Синтезированные порошки были охарактеризованы методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа.

Из данных ПЭМ и РФА можно сделать об образовании нанокомпозита во всех образцах. По уширениям пиков был оценен размер частиц нанокомпозита.

Он составил 5-25 нм, что хорошо согласуется с данными ПЭМ.

Устойчивость к отравлению соединениями серы каталитической системы Pt/СоОy-MoOх Коложвари Б.А., Зосимова П.А.

Системы на основе платины являются активными катализаторами целого ряда промышленных процессов. Основным недостатком этих катализаторов является быстрое отравление соединениями серы. Перспективным направлением повышения сероустойчивости таких систем является внесение компонентов, имеющих более высокое сродство к сере по сравнению с металлической платиной.

Ранее нами было показано, что повышенной устойчивостью к отравлению серой обладают системы Pt/MoOx Развитием этой работы явилось модифицирование образца Pt/MoOx кобальтом, так как известно, что катализаторы на основе Со и Мо являются одними из лучших в процессах гидрообессеривания.

Для получения систем Pt/MoОх и Pt/CoОх-MoOx использовали подход, состоящий в окислении на воздухе сплавов Pt30Mo70 и Pt15Co15Mo70. При этом происходит селективное окисление молибдена и кобальта и образование III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ высокодисперсных частиц платины, непосредственно контактирующих с оксидами. Каталитические свойства образцов изучены в модельной реакции гидрирования толуола. Сероустойчивость катализаторов испытывали в экспериментах с добавлением в сырье сероводорода. Физико-химические свойства образцов охарактеризованы методами РФА, ТГА, СЭМ и ТПВ H2.

Методом РФА установлено, что окисление при температуре 550оС приводит к разрушению сплава и появлению фаз металлической платины, орторомбического оксида молибдена (VI) и смешанного оксида CoMoO4.

Предварительная обработка в водороде при температуре 450оС приводит к образованию ренгеноаморфных молибден- и кобальтсодержащих фаз.

В результате каталитических экспериментов показано, что при замещении половины атомов Pt на Co, каталитическая активность образцов падает незначительно. Однако при этом существенно увеличивается устойчивость катализаторов к отравлению соединениями серы. Обнаружено, что количество H2S, необходимое для полной дезактивации катализатора Pt/CoОy-MoOx было в раз выше, чем в случае отравления сероводородом образца Pt/MoOx.

Синтез и исследование Pb-содержащих твердых растворов на основе гексаферрита стронция (SrFe12O19) с гетеровалентным замещением.

Меледин А.А.

Одной из важнейших задач при создании/разработке магнитных материалов является направленное изменение их функциональных характеристик(коэрцитивная сила, намагниченность насыщения), которое можно обеспечить в т.ч. введением в магнитный материал немагнитных добавок. Для введения их в твердые растворы на основе М-гексаферрита можно использовать образование вторых фаз при окислении свинца, изоморфно замещающего стронций.

Ранее были проведены синтезы и исследование твёрдых растворов следующего состава:

1. Sr1-x-yPbxLayFe12O19± для х = 0,1;

0,25;

0,5 и у = 0,2;

0,4 ;

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ 2. Sr1-xPbxLa0,25Fe11,75O19± для х = 0,125;

0,3125;

0,625;

3. Sr1-x-yPbxLayCoyFe12-yO19± для х = 0,1;

0,25;

0,5 и у = 0,2;

0,4;

а в настоящей работе:

4. Sr0.75-x-yPbxK0,25Fe12O19± для х = 0,1;

0,25;

0,5;

5. Sr1-xPbxLa0,25K11,75O19± для х = 0,125;

0,3125;

0,625;

Синтезы велись керамическим способом ((1)-(5)) и золь-гель методом ((1) для y=0,2, (4) для x=0.5). Отжиг велся при различных температурах, атмосферах (N2, воздух) и выдержках в печи.

Образцы, синтезированные золь-гель методом, и часть образцов, синтезированных керамическим методом, по данным РФА получились однофазными. Ряд составов, синтезированных керамическим путем, имели значительную примесь -Fe2O3 ((1), (2) (при x0,5), (4)). Таким образом, было показано, что керамический метод не всегда является оптимальным, применение золь-гель метода в ряде случаев позволяет получать однофазные метастабильные образцы.

Исследование элементного состава полученных фаз (для составов с La) методом РСМА показало его близость к заложенному при синтезе.

Для однофазных образцов были рассчитаны размеры элементарных ячеек, были произведены окислительные отжиги, при температурах 500, 700°С, исследованы магнитные свойства (в том числе и коэрцитивная сила) образцов до и после окислительного отжига. Магнитные исследования показали значительное изменение магнитных свойств после проведения окислительных отжигов. По данным СЭМ на поверхности окисленных образцов появились наноразмерные выделения. Образование в матрице твердого р-ра наноразмерных включений было подтверждено методом малоуглового рассеяния нейтронов (МУРН).

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 05-03-32693а).

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Создание новых материалов для катодов твердооксидных топливных элементов Напольский Ф.С., Истомин С.Я., Дрожжин О.А.

Твердооксидные топливные элементы (Solid Oxide Fuel Cells - SOFC) привлекают пристальное внимание исследователей как перспективные источники энергии. В настоящее время в качестве материалов для создания катодов топливных элементов широко используются сложные оксиды различных металлов. Важными характеристиками таких материалов являются высокая электронная и ионная проводимость, низкое значение коэффициента термического расширения и отсутствие химического взаимодействия с электролитом. Широко используемые манганиты состава La1-xSrxMnO3-y обладают незначительной ионной проводимостью и поэтому восстановление кислорода протекает лишь в небольшой области на трехфазной границе катод-электролит воздух. Это приводит к высокому сопротивлению границы катод-электролит и потерям мощности ТЭ. Целью настоящей работы стал синтез и исследование сложных оксидов кобальта Sr0.75Y0.25Co1-x(Mn, Fe)xO3-y (0.25 x 0.75) и Sr0.9Y0.1Co1-xMnxO3-y (0.25 x 0.75).

Синтез образцов проводили цитратным и твердофазным методами. В качестве исходных веществ использовались SrCO3, Y2O3, Co(NO3)2·6H2O, Mn(CH3COO)2·4H2O, FeC15H21O6, Co3O4, MnO2. Температуры отжига оксидов варьировались в пределах 1100-1300°С. Полученные образцы исследовались методами рентгенофазового анализа и дилатометрии, а также были проведены исследования их высокотемпературных транспортных свойств.

В ходе работы было установлено, что образцы состава Sr0.75Y0.25Co1-xMnxO3-y (0.25 x 0.75) и Sr0.9Y0.1Co1-xMnxO3-y (0.25 x 0.75) кристаллизуются в кубической структуре перовскита с параметром а апер. Fe-замещённые фазы кристаллизуются в структуре 314-фазы (I4/mmm, a 2апер, с 4апер) в случае x = 0.25 и 0.5;

для состава с х = 0.75 реализуется кубическая структура перовскита.

Измерения коэффициентов термического расширения и высокотемпературной проводимости полученных образцов показали, что часть III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ новых соединений может быть успешно использована в качестве материала для катода SOFC. Исследования взаимодействия этих материалов с электролитом топливного элемента станут следующим этапом данной работы.

Разделение коллоидных растворов наночастиц CDSE с использованием мезопористого SiO Петухов Д. И., Колесник И. В., Елисеев А. А.

В последнее время огромное внимание уделяется исследованию полупроводниковых наночастиц, т. к. они могут применяться при создании различных устройств. Однако свойства этих частиц сильно зависят от их размеров, поэтому во многих случаях необходимо получать практически монодисперсные системы. Одним из методов получения наночастиц является кристаллизация из пересыщенного раствора в присутствии поверхностно активного вещества, которое предотвращает их агрегацию. Этот подход дает возможность получать частицы диаметром 2-10 нм, имеющие достаточно широкое распределение по размерам. Для выделения монодисперсных фракций можно использовать такие методы, как седиментация и электрофорез, а также метод размерно-селективного осаждения, однако эти методы, как правило, требуют достаточно больших количеств образца.

В данной работе предложен альтернативный метод разделения коллоидных частиц по размерам, основанный на размерно-селективной адсорбции матрицами мезопористого оксида кремния со структурой MCM-41 и SBA-15, обладающими гексагонально упорядоченной системой цилиндрических и однородных по размеру пор, диаметр которых варьировали в пределах 2,38ч5,5 нм. Введение частиц CdSe в матрицу осуществляли пропиткой мезопористых матриц коллоидным раствором наночастиц. Полученные образцы были исследованы методами количественного химического анализа, спектроскопии в УФ и видимой области, люминесцентной спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, дифракции рентгеновского излучения на малых углах и адсорбции-десорбции азота при 77 K.

III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ Согласно данным спектроскопии MCM-41 селективно поглощает частицы, диаметр которых находиться в соответствии с диаметром пор. Однако введение наночастиц приводит взаимодействию силанольных групп с поверхностью частицы. Кроме того, происходит деформация структуры (эластичное растяжение аморфных стенок SiO2), что можно объяснить большими капиллярными силами, которые заставляют втягиваться частицы поры, даже если при этом требуется деформация стенок. В связи с этим разделение проводили с помощью SBA-15, обладающего более механически прочными стенками. Значительное уменьшение площади удельной поверхности свидетельствует о частичном заполнении мезопор наночастицами, размер которых хорошо согласуется с диаметром пор. Таким образом, можно сделать вывод о том, что данную методику можно применять для разделения частиц по размерам.

Синтез и исследование свойств композитных катодных материалов на основе ксерогеля V2O5•n H2O Семененко Д. А.

Гибридные неоргано-органические материалы на основе ксерогелей оксида ванадия(V) являются перспективными материалами для создания аккумуляторных батарей и сенсорных устройств c улучшенными функциональными характери-стиками;

в то же время, механические свойства ксерогелей являются неудовлет-ворительными. В связи с этим основной задачей настоящей работы является создание композитного материала с оптимальным балансом механических и электрохимических параметров за счет армирования ксерогеля упрочняющими волокнами.

В работе получен гибридный материал на основе ксерогеля оксида ванадия(V) и вискеров Ba6Mn24O48 с применением ультразвуковой обработки вискеров и переведенем Ba6Mn24O48 в протонированную форму для изменения морфологии и последующего более равномерного распределения получившихся вискеров в объеме геля. Механические и электрохимические свойства, а так же высокая пористость делает их перспективными для создания трёхмерных катодов III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ и катализаторов газофазных реакций. Оптимизированы методики получения образцов с улучшенными характеристиками за счёт введения органических молекул в матрицу материала. Получение таким образом катодных материалов более перспективно за счёт возможности придания образцам любых удобных форм и размеров (каркас при этом создаётся армирующими волокнами).

Механические свойства таких материалов существенно превосходят таковые для базовой матрицы т.к. развивающаяся деформация рассеивается на разрушение отдельного нитевидного кристалла, что положительно сказывается на характеристиках катодного элемента при электрохимической работе материала (предотвращается расслоение и образование дефектов) и на его эксплуатационной прочности.

Все полученные образцы исследованы методами РФА, ОМ и РЭМ, ИК-С, ТА, содержание воды в образцах ксерогелей соответствует диапазону составов V2O5·1.8H2O – V2O5·2.5H2O. Определены зависимости удельной проводимости, механической прочности и электрохимической ёмкости от содержания в композитном материале вискеров, полиэтиленоксида и полианилина.

Кальцийфосфатные цементы на основе -Ca3(PO4) Степук А.А., Вересов А.Г.

Активное исследование гидроксилапатита кальция Ca10(PO4)6(OH)2 (ГАП) связано с его широким использованием в качестве материала для имплантации благодаря химическому сходству с костной тканью. Цементные нанокристаллические кальцийфосфатные материалы предпочтительнее крупнокристаллических керамик: для них выше резорбция в организме, материал легко адоптируется к дефектам сложной формы и др. Компактный материал в случае цементов получается сравнительно легко: порошок фосфатов кальция замешивают с небольшим количеством солевого раствора гидрофосфата натрия.

Клиническое использование цементов затруднено из-за их низкой механической прочности (максимум с30 МПа прочности на сжатие по сравнению с 200 МПа III ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО ХИМИЧЕСКОЙ СИНЕРГЕТИКЕ кортикальной кости), что является результатом высокой остаточной пористости материала.

Целью данной работы являлось получение прочных (с 100 МПа) биоцементов на основе -трикальциевого фосфата Са3(РО4)2 (ТКФ). Исходный порошок получали по реакции:

T=1250 oC CaCO3 + Ca2P2O7 = Ca3(PO4)2 + CO2 (1) Рентгенофазовый анализ показал наличие трех фаз в цементах: ГАП, -,-ТКФ (содержание целевой фазы более 90% вес.), что связано с потерей части фосфора в ходе высокотемпературного отжига. В качестве жидкой фазы цемента использовали дистиллированную воду и растворы хитозана. Цементирование такой смеси можно описать реакцией:

3Ca3(PO4)2+H2OCa9(НPO4)(PO4)5OH (2) Для проведения механических испытаний цементную пасту прессовали сразу после замешивания при 200 МПа в течение 1 мин (для уменьшения пористости) в цилиндры 8мм х8 мм, затем выдерживали в дистиллированной воде при 60 оС суток. Дополнительно было проведено изучение кинетики превращения -TКФ – ГАП в указанных условиях. Изучение зависимости нагрузки от деформации сжатия показали, что наиболее прочный цемент образуется в случае системы TКФ – 1% раствор хитозана (с max = 120 MПа).

Новые подходы к получению покрытий на основе КМС-манганитов.

Филиппов Я.Ю., Чеканова А.А., Гудилин Е.А.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.