Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата

Разработан метод гидротермального синтеза наноструктурных порошков диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата щелочными растворами различной концентрации в присутствии фторида кальция. Установлено влияние химической предыстории (фазовый состав продуктов разложения цирконового...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Дата:	2012
Автори:	Рудковская, Л.М., Пшеничный, Р.Н., Павленко, Т.В., Омельчук, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2012
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75294
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата / Л.М. Рудковская, Р.Н. Пшеничный, Т.В. Павленко, А.А. Омельчук // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 351-360. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859754759727087616
author	Рудковская, Л.М. Пшеничный, Р.Н. Павленко, Т.В. Омельчук, А.А.
author_facet	Рудковская, Л.М. Пшеничный, Р.Н. Павленко, Т.В. Омельчук, А.А.
citation_txt	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата / Л.М. Рудковская, Р.Н. Пшеничный, Т.В. Павленко, А.А. Омельчук // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 351-360. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	Разработан метод гидротермального синтеза наноструктурных порошков диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата щелочными растворами различной концентрации в присутствии фторида кальция. Установлено влияние химической предыстории (фазовый состав продуктов разложения цирконового концентрата), способа получения исходного геля гидроксида циркония, параметров выполнения гидротермального синтеза на микроструктуру полученных нанокристаллических порошков диоксида циркония. Определены оптимальные условия синтеза. Установлено, что гидроксид циркония, полученный из растворённых продуктов разложения цирконового концентрата с предварительным отделением кремниевой кислоты, кристаллизуется в гидротермальных условиях преимущественно в виде моноклинной модификации диоксида циркония. При осаждении гидроксида циркония из кислых растворов продуктов разложения без отделения кремниевой кислоты кристаллизуется преимущественно тетрагональная форма диоксида циркония. Полученные нанокристаллические образцы диоксида циркония исследованы методами рентгенофазового анализа (РФА) и электронной микроскопии. Розроблено методу гідротермальної синтези наноструктурних порошків діоксиду цирконію з продуктів розкладу цирконового концентрату лужними розчинами різної концентрації в присутності флюориду кальцію. Встановлено вплив хемічної передісторії (фазовий склад продуктів розкладу цирконового концентрату), способу одержання вихідного ґелю гідроксиду цирконію, параметрів виконання гідротермальної синтези на мікроструктуру одержаних нанокристалічних порошків діоксиду цирконію. Визначено оптимальні умови синтези. Встановлено, що гідроксид цирконію, одержаний з розчинених продуктів розкладу цирконового концентрату з попереднім виділенням кремнійової кислоти, кристалізується в гідротермальних умовах переважно у вигляді моноклінної модифікації діоксиду цирконію. При осадженні гідроксиду цирконію з кислих розчинів продуктів розкладу без виділення кремнійової кислоти кристалізується переважно тетрагональна форма діоксиду цирконію. Одержані нанокристалічні зразки діоксиду цирконію досліджено методами рентґенофазової аналізи (РФА) та електронної мікроскопії. Hydrothermal synthesis of nanostructured zirconia powders from zirconconcentrate decomposition products with alkaline solutions of different concentration in the presence of calcium fluoride is developed. The effects of chemical prehistory (phase composition of zircon-concentrate decomposition products), the method for the preparation of initial zirconium-hydroxide gel, and hydrothermal-synthesis parameters on the morphology and microstructure of the obtained nanocrystalline zirconia powders are established. The optimal synthesis conditions are determined. As found, the zirconium hydroxide obtained from dissolved zircon-decomposition products with preliminary separation of silicic acid crystallizes under hydrothermal conditions mainly as monoclinic zirconia modification. However, if zirconiumhydroxide precipitates from acid solutions of decomposition products without separation of silicic acid, mainly the tetragonal form of zirconia crystallizes from such hydroxides. The nanocrystalline zirconia samples obtained are investigated by means of both x-ray phase analysis (XPA) and electron microscopy.
first_indexed	2025-12-02T00:12:55Z
format	Article
fulltext	351 PACS numbers:61.05.cp, 61.46.Hk,61.72.Ff,81.07.Bc,81.07.Wx,81.20.Fw, 81.16.Be Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата Л. М. Рудковская, Р. Н. Пшеничный, Т. В. Павленко, А. А. Омельчук Институт общей и неорганической химии НАН Украины, просп. Акад. Палладина, 32/34, 03680, ГСП, Киев-142, Украина Разработан метод гидротермального синтеза наноструктурных порошков диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата щелочными растворами различной концентрации в присутствии фторида кальция. Установлено влияние химической предыстории (фазовый состав продуктов разложения цирконового концентрата), способа получения ис- ходного геля гидроксида циркония, параметров выполнения гидротер- мального синтеза на микроструктуру полученных нанокристаллических порошков диоксида циркония. Определены оптимальные условия синте- за. Установлено, что гидроксид циркония, полученный из растворённых продуктов разложения цирконового концентрата с предварительным от- делением кремниевой кислоты, кристаллизуется в гидротермальных условиях преимущественно в виде моноклинной модификации диоксида циркония. При осаждении гидроксида циркония из кислых растворов продуктов разложения без отделения кремниевой кислоты кристаллизу- ется преимущественно тетрагональная форма диоксида циркония. Полу- ченные нанокристаллические образцы диоксида циркония исследованы методами рентгенофазового анализа (РФА) и электронной микроскопии. Розроблено методу гідротермальної синтези наноструктурних порошків діоксиду цирконію з продуктів розкладу цирконового концентрату луж- ними розчинами різної концентрації в присутності флюориду кальцію. Встановлено вплив хемічної передісторії (фазовий склад продуктів розк- ладу цирконового концентрату), способу одержання вихідного ґелю гід- роксиду цирконію, параметрів виконання гідротермальної синтези на мі- кроструктуру одержаних нанокристалічних порошків діоксиду цирко- нію. Визначено оптимальні умови синтези. Встановлено, що гідроксид цирконію, одержаний з розчинених продуктів розкладу цирконового концентрату з попереднім виділенням кремнійової кислоти, кристалізу- ється в гідротермальних умовах переважно у вигляді моноклінної моди- фікації діоксиду цирконію.При осадженні гідроксиду цирконію з кислих Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2012, т. 10, № 2, сс. 351—360 © 2012 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 352 Л. М. РУДКОВСКАЯ, Р. Н. ПШЕНИЧНЫЙ, Т. В. ПАВЛЕНКО, А. А. ОМЕЛЬЧУК розчинів продуктів розкладу без виділення кремнійової кислоти криста- лізується переважно тетрагональна форма діоксиду цирконію. Одержані нанокристалічні зразки діоксиду цирконію досліджено методами рентґе- нофазової аналізи (РФА) та електронної мікроскопії. Hydrothermal synthesis of nanostructured zirconia powders from zircon- concentrate decomposition products with alkaline solutions of different con- centration in the presence of calcium fluoride is developed. The effects of chemical prehistory (phase composition of zircon-concentrate decomposition products), the method for the preparation of initial zirconium-hydroxide gel, and hydrothermal-synthesis parameters on the morphology and microstruc- ture of the obtained nanocrystalline zirconia powders are established. The optimal synthesis conditions are determined. As found, the zirconium hy- droxide obtained from dissolved zircon-decomposition products with prelim- inary separation of silicic acid crystallizes under hydrothermal conditions mainly as monoclinic zirconia modification. However, if zirconium- hydroxide precipitates from acid solutions of decomposition products with- out separation of silicic acid, mainly the tetragonal form of zirconia crystal- lizes from such hydroxides. The nanocrystalline zirconia samples obtained are investigated by means of both x-ray phase analysis (XPA) and electron microscopy. Ключевые слова: наноструктурный диоксид циркония, гидротермальный синтез, цирконовый концентрат, разложение, гидроксид циркония. (Получено 18 октября 2010 г.) 1. ВВЕДЕНИЕ Материалы на основе нанодисперсного диоксида циркония находят широкое применение в качестве носителей катализаторов, датчиков кислорода, в защитных покрытиях для оптических зеркал и филь- тров, в микроэлектронике, керамических биоматериалах и др. [1]. Одним из наиболее распространенных методов получения нано- дисперсных функциональных оксидных материалов является гид- ротермальный синтез, дающий возможность направленно изменять микроморфологию и структурные свойства дисперсного материала через изменения параметров выполнения процесса. Изменяя в ши- роком диапазоне температуру, давление, продолжительность про- цесса, концентрацию и кислотность обрабатываемых растворов, и другие параметры, можно получать химически чистые и гомоген- ные нанокристаллические порошки. Имеющиеся в литературе работы [2—7] по получению нанокри- сталлических порошков ZrO2 посвящены гидротермальному синте- зу диоксида циркония из аморфных осадков гидроокиси циркония, полученных из чистых солей оксихлорида ZrOCl2 или оксинитрата циркония ZrO(NO3)2. НАНОСТРУКТУРНЫЙ ДИОКСИД ЦИРКОНИЯ 353 В работе [8] показана принципиальная возможность получения нанокристаллических порошков диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата, полученных при взаимо- действии циркона со щелочными растворами различной концен- трации в присутствии фторида кальция. Данное исследование посвящено изучению химических процес- сов, происходящих при подготовке продуктов разложения цирко- нового концентрата для дальнейшего гидротермального синтеза наноструктурного диоксида циркония. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Для исследований использовали цирконовый концентрат следую- щего химического состава, масс.%: ZrO2 – 67,0, SiO2 – 31,4, HfO2 – 1,5. Его разлагали в гидротермальных условиях растворами гид- роокиси натрия, содержащими от 230 до 880 г/дм 3 NaOH в присут- ствии фторида кальция [9]. В результате разложения получали продукты следующего состава, масс.%: ZrO2 – 21—25, CaO – 19— 20, SiO2 – 12—15, Na2O – 14—17; п.п.п. (потери при прокаливании) – 7—10; F – 23—27. Влияние концентрации исходного щелочного раствора на фазовый состав продуктов разложения цирконового концентрата представлен в табл. 1. Исходные растворы для получения аморфной гидроокиси цирко- ния готовили следующим образом. Навеску образца продукта раз- ложения цирконового концентрата весом 1 г растворяли в 50 мл кислоты соответствующей концентрации (табл. 1). Содержание ди- оксида циркония в полученных кислых растворах определяли три- лонометрическим титрованием с индикатором ксиленоловым оранжевым. В растворенных образцах продуктов разложения цирконового концентрата осаждали гель гидроокиси циркония добавлением по ТАБЛИЦА 1. Фазовый состав продуктов разложения цирконового кон- центрата. Концентрация исходного щелочного раствора, г/дм 3 NaOH Фазовый состав продуктов разложения цирконового концентрата Концентрация кислоты, необходимая для растворения осадка 880 Na7Zr6F31 + CaSiO3 2% HCl 524 Na7Zr6F31 + CaSiO3 + Na2ZrF 6 2—5% HCl 380 Na2ZrF6 + CaSiO3 + сл. ZrO2 5% HCl 320 Na2ZrF6 + CaSiO3 + ZrO2 10% HCl 234 ZrO2 + CaSiO3 15% HCl 354 Л. М. РУДКОВСКАЯ, Р. Н. ПШЕНИЧНЫЙ, Т. В. ПАВЛЕНКО, А. А. ОМЕЛЬЧУК каплям раствора NH3 1:1 до рН = 3,2 при постоянном перемешива- нии. Осаждение выполняли дважды во избежание соосаждения ионов Ca2+ и SiO3 2—. Осадок гидроокиси циркония отфильтровывали на бумажном фильтре и промывали сначала разбавленным раство- ром аммиака, а затем дистиллированной водой до отрицательной реакции на Cl— (проба с азотнокислым серебром). Свежеосажденный аморфный гель переносили в стакан и доводили рН суспензии до 9— 11 0,5 М раствором NaOH. Гидротермальную обработку суспензии гидроокиси циркония выполняли в автоклавах объемом 70 мл с никелевыми вкладыша- ми. Степень заполнения автоклава составляла 60—75% без приме- нения внешнего давления. Синтез выполняли при температурах 220 и 250°С, продолжительность синтеза составляла 2—10 часов. По окончании эксперимента автоклавы охлаждали, полученные осад- ки отделяли центрифугированием, промывали дистиллированной водой несколько раз и сушили при 100°С. Синтезированные образцы исследовали методом рентгенофазово- го анализа на дифрактометре ДРОН-3М (CuKα-излучение). Иссле- дование микроструктуры образцов выполняли методом электрон- ной микроскопии на микроскопе JEOL JSM—6700F. Наличие в по- лученных образцах примесей контролировали эмиссионным спек- тральным анализом. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ При растворении в кислотах продуктов разложения цирконового концентрата происходят следующие реакции: Na2ZrF6 + 2HCl + H2O = ZrOCl2 + 2NaF + 4HF, ZrO2 + 2HCl = ZrOCl2 + H2O, CaSiO3 + 2HCl = CaCl2 + H2SiO3. При последующем осаждении аммиаком аморфной гидроокиси циркония образуются осадки, загрязненные присутствующими в растворах ионами, которые адсорбируются осаждающимися хло- пьями ZrO(OH)2 и, образуя нерастворимые соединения, соосажда- ются вместе с ними: ZrOCl2 + 2NH3 + H2O = ZrO(OH)2 + 2NH4Cl, Ca2+ + ZrO3 2— = CaZrO3. Простым, даже многократным переосаждением не удавалось из- бавиться от присутствия в осадке аморфной гидроокиси циркония НАНОСТРУКТУРНЫЙ ДИОКСИД ЦИРКОНИЯ 355 ионов SiO3 2—, а также Ca2+. Присутствие ионов SiO3 2— при последую- щем гидротермальном синтезе приводило, наряду с кристаллиза- цией диоксида циркония, к образованию в автоклавах кристалли- ческого циркона ZrSiO4. На дифрактограмме образца, синтезиро- ванного из суспензии гидроокиси циркония с присутствующими в ней ионами SiO3 2—, отчетливо видны дифракционные линии, соот- ветствующие образованию циркона (рис. 1). Экспериментально определенные межплоскостные расстояния d (4,47, 3,34, 2,53, 2,08 и др.) и интенсивности дифракционных пиков характерны для кри- сталлической решетки циркона. Ионы кальция Ca2+, также присут- ствующие в кислых растворах продуктов разложения циркона, еще на стадии получения гидроокиси циркония могут образовывать не- растворимый цирконат кальция CaZrO3. В результате образующий- ся в гидротермальных условиях продукт (диоксид циркония) неиз- бежно содержит трудноудаляемые примеси кристаллов циркона и (или) цирконата кальция, что негативно скажется на его функцио- нальных характеристиках. Для устранения влияния этих факторов были предприняты сле- дующие меры. После растворения продуктов разложения цирконо- вого концентрата в кислотах перед осаждением гидроокиси цирко- ния отделяли кремниевую кислоту. Для этого навеску образца рас- творяли в 10 мл концентрированной соляной кислоты и выпарива- ли до «влажных солей» с целью выделения кремниевой кислоты. Далее осадок растворяли в горячей воде с добавлением соляной кислоты, отфильтровывали и промывали. В обескремненном филь- трате выполняли осаждение геля гидроокиси циркония. Чтобы установить область осаждения чистой гидроокиси цирко- ния водным раствором аммиака, были выполнены исследования по определению фазового состава соединений, которые образуются в та- Рис. 1. Дифрактограмма образца, синтезированного из суспензии гидроокиси циркония с присутствующими в ней ионами SiO3 2—. ZrSiO 4 356 Л. М. РУДКОВСКАЯ, Р. Н. ПШЕНИЧНЫЙ, Т. В. ПАВЛЕНКО, А. А. ОМЕЛЬЧУК ких растворах в зависимости от изменения кислотности (рН) среды. Для этого обескремненный фильтрат разделяли на фракции путем добавления раствора аммиака и отделения осаждающихся соедине- ний. После каждого осаждения осадок отфильтровывали, промыва- ли и прокаливали при 800°С. Состав осадка определяли методом рентгенофазового анализа. Было установлено, что при рН = 2,8—4,0 из таких растворов осаждается гидроксид циркония ZrO(OH)2, в ин- тервале рН 3,5—10,0 осаждается цирконат кальция CaZrO3, а при рН > 10 осаждается гидроокись кальция (портландит) Ca(OH)2. В дальнейшем, при подготовке к гидротермальному синтезу во избежание соосаждения с гидроксидом циркония указанных со- единений, выполняли двукратное осаждение при рН = 3,2. Было установлено, что после отделения кремниевой кислоты из кислых растворов продуктов разложения цирконового концентрата при добавлении аммиака выпадает осадок, нерастворимый в кисло- те даже при продолжительном кипячении, в то время как свеже- осажденная гидроокись циркония при таких условиях легко рас- творима [10]. Рентгенофазовый анализ полученного осадка, прока- ленного при 600°С, показал, что в этих условиях образуется диок- сид циркония моноклинной модификации. Формирование данной структуры диоксида циркония можно объяснить «жесткими» усло- виями получения этого осадка. При выделении кремниевой кисло- ты из растворенного продукта разложения цирконового концентра- та и последующем упаривании этого раствора, образуется летучее соединение – тетрафторид кремния SiF4. При этом разрушаются связи циркония с фтором, что облегчает образование связи цирко- ния с кислородом, приводящее к осаждению химически менее ак- тивной водной двуокиси циркония моноклинной модификации. Гидротермальный синтез нанокристаллических порошков диок- сида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата различного химического и фазового состава, а также в зависимости от способа приготовления аморфного геля гидроксида циркония приводит к различным результатам (табл. 2). В случае получения геля гидроксида циркония из продуктов раз- ложения, содержащих фторцирконаты натрия (Na7Zr6F31 и Na2ZrF6) (табл. 2), осадки легко растворяются в разбавленных кислотах. При осаждении из этих растворов геля гидроксида циркония без отделе- ния кремниевой кислоты в результате гидротермального синтеза образуется нанодисперсный диоксид циркония тетрагональной мо- дификации, дифрактограмма которого представлена на рис. 2. Если фазовый состав продуктов разложения меняется от фтор- цирконатов натрия до диоксида циркония, то в составе синтезиро- ванных нанокристаллических порошков ZrO2 уменьшается содер- жание тетрагональной модификации и увеличивается количество моноклинной модификации. Т А Б Л И Ц А 2 . З а в и с и м о с т ь с т р у к т у р ы с и н т е з и р о в а н н ы х н а н о д и с п е р с н ы х п о р о ш к о в д и о к с и д а ц и р к о - н и я о т с п о с о б а п о л у ч е н и я и с х о д н о г о г е л я . (У с л о в и я г и д р о т е р м а л ь н о г о с и н т е з а : т е м п е р а т у р а п р о ц е с с а – 2 5 0 °С , п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь о б р а б о т к и – 6 ч а с о в , с т е п е н ь з а п о л н е н и я а в т о к л а в о в – 7 5 % .) Ф а з о в ы й с о с т а в п р о д у к т о в р а з л о ж е н и я Ф а з о в ы й с о с т а в н а н о к р и с т а л л и ч е с к и х п о р о ш к о в Z r O 2 С о д е р ж а н и е п р и м е с е й , м а с с .% С п о с о б п о л у ч е н и я г е л я Z r O (O H ) 2 Б е з о т д е л е н и я S iO 2 C о т д е л е н и е м S iO 2 Б е з о т д е л е н и я S iO 2 C о т д е л е н и е м S iO 2 С а О S iO 2 С а О S iO 2 N a 7 Z r 6 F 3 1 9 5 % t + 5 % m 5 0 % t + 5 0 % m < 0 ,1 0 ,5 < 0 ,0 1 < 0 ,1 N a 7 Z r 6 F 3 1 , N a 2 Z r F 6 9 5 % t + 5 % m 5 0 % t + 5 0 % m < 0 ,1 0 ,5 < 0 ,0 1 < 0 ,1 N a 2 Z r F 6 , Z r O 2 с л . 8 0 % t + 2 0 % m 4 0 % t + 6 0 % m < 0 ,1 0 ,4 < 0 ,0 1 < 0 ,1 N a 2 Z r F 6 , Z r O 2 8 0 % t + 2 0 % m 3 0 % t + 7 0 % m < 0 ,1 0 ,4 < 0 ,0 1 < 0 ,0 5 Z r O 2 6 0 % t + 4 0 % m m > 9 5 % < 0 ,1 0 ,3 < 0 ,0 1 < 0 ,0 5 П р и м е ч а н и е : t – д и о к с и д ц и р к о н и я т е т р а г о н а л ь н о й м о д и ф и к а ц и и ; m – д и о к с и д ц и р к о н и я м о н о к л и н н о й м о д и ф и к а ц и и ; с л . – с л е д ы . НАНОСТРУКТУРНЫЙ ДИОКСИД ЦИРКОНИЯ 357 358 Л. М. РУДКОВСКАЯ, Р. Н. ПШЕНИЧНЫЙ, Т. В. ПАВЛЕНКО, А. А. ОМЕЛЬЧУК В случае получения геля гидроокиси циркония из растворов с предварительным отделением кремниевой кислоты при одинако- вых прочих условиях фазовый состав синтезированных нанокри- сталлических порошков изменяется от смеси фаз, содержащей мо- ноклинную и тетрагональную модификации примерно в одинако- вом соотношении, до содержания моноклинной модификации ди- оксида циркония больше 95%. Из продуктов разложения цирконового концентрата, содержа- щих в своем составе преимущественно диоксид циркония, получа- Рис. 2. Дифрактограмма образца диоксида циркония (t-ZrO2), полученного гидротермальным синтезом (Т = 250°С, τ = 6 час.) из продуктов разложе- ния цирконового концентрата, содержащих в своем составе преимуще- ственно фторцирконаты натрия. Рис. 3. Дифрактограмма образца диоксида циркония (m-ZrO2 > 95%), по- лученного гидротермальным синтезом (Т = 250°С, τ = 6 час.) из продуктов разложения цирконового концентрата, содержащих в своем составе пре- имущественно диоксид циркония. НАНОСТРУКТУРНЫЙ ДИОКСИД ЦИРКОНИЯ 359 ются в результате гидротермального синтеза нанодисперсные по- рошки моноклинной модификации (рис. 3). Синтез нанокристаллического диоксида циркония в присутствии стабилизатора (3 мол.% Y2O3) во всех случаях приводит к образова- нию ZrO2 тетрагональной модификации. При изучении кинетики кристаллизации диоксида циркония в гидротермальных условиях было установлено (согласно данным РФА), что с увеличением продолжительности гидротермальной об- работки аморфных гелей гидроксида циркония от 2 ч. до 10 ч. при температуре 220°С происходит частичное образование закристал- лизованного диоксида циркония. В образце находится достаточное количество рентгеноаморфной фазы. При 250°С с увеличением про- должительности синтеза от 2 до 4 часов происходит образование и существенное увеличение содержания нанокристаллического ди- оксида циркония и уменьшение содержания аморфной фазы. При увеличении времени обработки до 6 часов и больше происходит полная кристаллизация аморфного гидроксида циркония с образо- ванием нанокристаллического ZrO2. Изучение кинетики кристал- лизации аморфного гидроксида циркония позволило установить оптимальные условия кристаллизации нанодисперсного диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата: продолжительность гидротермального синтеза – 6 часов; темпера- тура процесса – 250°С; степень заполнения автоклавов – 75%. Гравиметрически определенная потеря массы образца (темпера- тура прокаливания – 800°С), синтезированного в течение 4 часов при температуре 250°С, составляла 9,7%. В тех же условиях, но по- сле 6 часов синтеза, потеря массы образца не превышала 1%. Это свидетельствует о полном завершении процесса кристаллизации в течение 6 часов. Микрофотографии нанокристаллического диоксида циркония представлены на рис. 4, а, б. Образец получен гидротермальным син- тезом из продуктов разложения цирконового концентрата, соедине- ния циркония в которых представлены в основном в виде оксида. Гидроксид циркония, осажденный для дальнейшего гидротермаль- ного синтеза, был получен с предварительным отделением кремние- вой кислоты. Синтез выполнен при 250°С в течение 6 часов. Полу- ченный образец нанокристаллического диоксида циркония пред- ставляет собой хорошо закристаллизованные гранулы неправильной удлиненной формы толщиной 40—60 нм и длиной 70—120 нм. Таким образом, в данной работе показаны пути подготовки про- дуктов разложения цирконового концентрата с целью получения чистого гидроксида циркония для дальнейшего гидротермального синтеза. Получен наноструктурный диоксид циркония тетраго- нальной или моноклинной модификации, либо их смесь в зависи- мости от способа получения аморфного гидроксида циркония и па- 360 Л. М. Р раметров ЦИТИРО 1. В. Я 199 2. Ю. В 47, 3. L. K 4. П. Е № 1 5. О. В хим 6. Ch. 7. R. R 8. Т. В лен №8 9. Т. В ня ц 10. У. Б Рис. 4. М синтезир предвари агрегат. РУДКОВСКАЯ в выполнен ОВАННАЯ Я. Шевченко, 93). В. Коленько, № 11: 1755 ( Kumari, W. L Е. Мескин, А 11: 1755 (200 В. Пожидаева мии, 72, № 6: Li and I. Yam R. Piticescu, C В. Павленко, ня нанодисп , 2009). В. Павленко, цирконового к Б. Блюментал а Микрофотог ованного и ительным от Я, Р. Н. ПШЕ ния его гид Я ЛИТЕРА , С. М. Барин , А. А. Бурух 2002). i, and D. Wan А. И. Гаврило 7). а, Э. Н. Коры 910 (2002). mai, J. Am. Ce C. Monty, D. Л. М. Рудков ерсного діокс Л. М. Рудков концентрат ль, Химия ци графии нан з продукто тделением к ЕНИЧНЫЙ, Т дротермал АТУРА нов, Техничес хин, Б. Р. Чур ng, Nanotech в, В. Д. Макс ыткова, Д. П. eram. Soc., 72 Taloi et al., J вська, А. О. О сиду цирконі вська, А. О. О ту (Патент Ук иркония (Мос нокристалл ов разложен кремниевой Т. В. ПАВЛЕН ьной обраб ская керамик рагулов и др. hnology, 19: 1 симов и др., Ж Романов, В. , No. 8: 1479 J. Eur. Ceram. Омельчук та ю (Патент Ук Омельчук та країни № 408 сква: Изд-во лического д ния циркон й кислоты: НКО, А. А. ОМ ботки. ка (Москва: Н ., Журн. неор (2008). Журн. неорг. х В. Гусаров, Ж (1989). . Soc., 21: 205 ін., Спосіб ви країни № 408 ін., Спосіб ро 810. Бюл. №8 иностр. лит-р б диоксида ц нового конц а – общий МЕЛЬЧУК Наука: рг. химии, химии, 52, Журн. общ. 57 (2001). иготов- 811. Бюл. озкладан- 8, 2009) ры: 1963). циркония, центрата с й вид; б –
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75294
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Russian
last_indexed	2025-12-02T00:12:55Z
publishDate	2012
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Рудковская, Л.М. Пшеничный, Р.Н. Павленко, Т.В. Омельчук, А.А. 2015-01-28T13:21:02Z 2015-01-28T13:21:02Z 2012 Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата / Л.М. Рудковская, Р.Н. Пшеничный, Т.В. Павленко, А.А. Омельчук // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 2. — С. 351-360. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.05.cp, 61.46.Hk, 61.72.Ff, 81.07.Bc, 81.07.Wx, 81.20.Fw, 81.16.Be https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75294 Разработан метод гидротермального синтеза наноструктурных порошков диоксида циркония из продуктов разложения цирконового концентрата щелочными растворами различной концентрации в присутствии фторида кальция. Установлено влияние химической предыстории (фазовый состав продуктов разложения цирконового концентрата), способа получения исходного геля гидроксида циркония, параметров выполнения гидротермального синтеза на микроструктуру полученных нанокристаллических порошков диоксида циркония. Определены оптимальные условия синтеза. Установлено, что гидроксид циркония, полученный из растворённых продуктов разложения цирконового концентрата с предварительным отделением кремниевой кислоты, кристаллизуется в гидротермальных условиях преимущественно в виде моноклинной модификации диоксида циркония. При осаждении гидроксида циркония из кислых растворов продуктов разложения без отделения кремниевой кислоты кристаллизуется преимущественно тетрагональная форма диоксида циркония. Полученные нанокристаллические образцы диоксида циркония исследованы методами рентгенофазового анализа (РФА) и электронной микроскопии. Розроблено методу гідротермальної синтези наноструктурних порошків діоксиду цирконію з продуктів розкладу цирконового концентрату лужними розчинами різної концентрації в присутності флюориду кальцію. Встановлено вплив хемічної передісторії (фазовий склад продуктів розкладу цирконового концентрату), способу одержання вихідного ґелю гідроксиду цирконію, параметрів виконання гідротермальної синтези на мікроструктуру одержаних нанокристалічних порошків діоксиду цирконію. Визначено оптимальні умови синтези. Встановлено, що гідроксид цирконію, одержаний з розчинених продуктів розкладу цирконового концентрату з попереднім виділенням кремнійової кислоти, кристалізується в гідротермальних умовах переважно у вигляді моноклінної модифікації діоксиду цирконію. При осадженні гідроксиду цирконію з кислих розчинів продуктів розкладу без виділення кремнійової кислоти кристалізується переважно тетрагональна форма діоксиду цирконію. Одержані нанокристалічні зразки діоксиду цирконію досліджено методами рентґенофазової аналізи (РФА) та електронної мікроскопії. Hydrothermal synthesis of nanostructured zirconia powders from zirconconcentrate decomposition products with alkaline solutions of different concentration in the presence of calcium fluoride is developed. The effects of chemical prehistory (phase composition of zircon-concentrate decomposition products), the method for the preparation of initial zirconium-hydroxide gel, and hydrothermal-synthesis parameters on the morphology and microstructure of the obtained nanocrystalline zirconia powders are established. The optimal synthesis conditions are determined. As found, the zirconium hydroxide obtained from dissolved zircon-decomposition products with preliminary separation of silicic acid crystallizes under hydrothermal conditions mainly as monoclinic zirconia modification. However, if zirconiumhydroxide precipitates from acid solutions of decomposition products without separation of silicic acid, mainly the tetragonal form of zirconia crystallizes from such hydroxides. The nanocrystalline zirconia samples obtained are investigated by means of both x-ray phase analysis (XPA) and electron microscopy. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата Article published earlier
spellingShingle	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата Рудковская, Л.М. Пшеничный, Р.Н. Павленко, Т.В. Омельчук, А.А.
title	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
title_full	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
title_fullStr	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
title_full_unstemmed	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
title_short	Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
title_sort	наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75294
work_keys_str_mv	AT rudkovskaâlm nanostrukturnyidioksidcirkoniâsintezirovannyigidrotermalʹnymmetodomizproduktovrazloženiâcirkonovogokoncentrata AT pšeničnyirn nanostrukturnyidioksidcirkoniâsintezirovannyigidrotermalʹnymmetodomizproduktovrazloženiâcirkonovogokoncentrata AT pavlenkotv nanostrukturnyidioksidcirkoniâsintezirovannyigidrotermalʹnymmetodomizproduktovrazloženiâcirkonovogokoncentrata AT omelʹčukaa nanostrukturnyidioksidcirkoniâsintezirovannyigidrotermalʹnymmetodomizproduktovrazloženiâcirkonovogokoncentrata

Наноструктурный диоксид циркония, синтезированный гидротермальным методом из продуктов разложения цирконового концентрата

Репозитарії

Схожі ресурси