Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію
The structure peculiarity and physicochemical properties of synthesized ZrO2 - CeO2/SiO2 nanocomposites were studied using XRD, IR-FOURIER spectroscopy, differential thermal analysis and SEM-EDS. It was shown, that the simultaneous modifying of a silica surface with Zr(acac)4 and Ce(acac)3 and the s...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2009
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/384 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291509491171328 |
|---|---|
| author | Sulim, I. Ya. Borysenko, M. V. Tinkov, V. A. Borysenko, L. I. |
| author_facet | Sulim, I. Ya. Borysenko, M. V. Tinkov, V. A. Borysenko, L. I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "I. Ya. Sulim",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "M. V. Borysenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "V. A. Tinkov",
"institution": "Інститут металофізики ім. ГВ. Курдюмова Національної академії наук України \/ Представництво Токіо Боекі СіАйЕс ЛТД"
},
{
"author": "L. I. Borysenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Sulim, I. Ya. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:39:36Z |
| description | The structure peculiarity and physicochemical properties of synthesized ZrO2 - CeO2/SiO2 nanocomposites were studied using XRD, IR-FOURIER spectroscopy, differential thermal analysis and SEM-EDS. It was shown, that the simultaneous modifying of a silica surface with Zr(acac)4 and Ce(acac)3 and the subsequent calcination up to 550 °C leads to formation roentgenamorphous ZrO2 and CeO2 oxides. Growth of the size of xZrO2 ■ yCeO2 crystallites from 4 up to 23 ran was found with increasing of calcination temperature of nanocomposites. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:32:39Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 544, 7 2 3 F 5 4 6. 284-3 1 + 546. 83 l.4+ 5 46. 65 5
синTЕз, сTPУкTУPA и CBOЙсTBA [IAIIoкolиIIo3иToB
}lA oсЕ{otsЕ BЬIсoкoДиCIIЕРCEIoгo кPEMIIЕЗEП4A.
n{oДt4ФI,IциPoBAt{I{oгo
OI{срIДAMI,I циPкoниll }I ЦЕPIIя
И.Я. Cyлим'o Ir.B. Бopисeнкo', B.A. Tишьков23, Л.Ilt. Боpисенкo'
'tr4нcmumуm
хuл4u|t ||хвep'сrюсmu шa. А.А' ЧуЙкo Hацuoншlьнoй аlсqоеtъuu на1lк Укpаt,нъt
2trrнcmumуrnлo"o,*nф,,,J,{I
t:З'r:t;:x'::;';:x:"f#:''::kаlеlьtцu ltаук Укpаuньt
бульв. А каdемuка Bеpн аdскoеa, 3 6, 0 3 680, Кuев- I 4 2
"IlpedcmавumеJlьсmвo Toкuo Бoэкu СuАuЭс JITI
бульв. Акаdелtuка Bеpнсtdскoеo, 36, oф. 239, 03б80, Кuев-l42
Memоdсlмu peilnxzечlocfl|pукmуpнozo аIraтшlсt, ИК-Фupъе сl1екrlpaскonuu,DtlффеpенцaапьнОZa m,еp,|'uчеcкo,o 'нuш,а' u сксll|up)/ЮщeЙ элекmpонttoЙ лtuкpoскoruм uЗученInocoбеннсlctпa cmpуwnуpьr u фuзuкo-хши'uческuе cвoйспlва ,un*u,u1,ouo*ttьtх ZrО2*СеО2/Sio2нLlнoкo.1|аnoЗarnoв. Iroказанo, umо adнoвpелаeннaе iиoоuфuцupo,o"ui noвеpхнoсma кpawrcЗеn4аZr(аcаc)a u Се(аcаc)j с noслеё.ующ|Ll'| npoкоJluвaнuем do 55a"С npuвooum к oбpазoванuюpенm?*юсt'4opфlnlх aксudов ZrО2 u CеО2. I/сrnаювленa, чmo c no,ьlulеI|urJv nrc.^4|lеpсIt?1уpь.
Т;:y{:#*
11с|нoкoJ|4|1oЗumoв npоucхodum уве.|Iuченuе p(rэмrpа кpцcmсLrutumoв хZrО2.уёno,Ъ*
BвеДенце
.{исшеpсньrе сМеIIIiЦIIiьIе oкси,цьI ZrО2- СeО2, Ilа*reсеIlltЬlе нa 116BерхII.сTЬ
нoсиTrЛЯ' интеI{сиBн0 изучaIоTcя R TечеEIии ]!{IIогиx лrT в oсtiоBl{ol!{ с цельIoкaтaJIиTиlIескoгс| исг{oльЗoBaILI4я: B чaсTfloсlи, для избиpаТеJ]ьIIoгO окисrrения CО вобoгaщенньп< Bo.цopoДоМ сMeсяx [1], lpи сиFггrзе 'цtметилкapбоIlaТoB иЗ МеTaI]oJIa tт СО2,IraIIрllBJIrннoй конвеpсии меТalta B сиI{TеЗ-fttз, 'ЦегидpaТaции cIIИpraB [2]. B кa.rестве
нoсиТеЛя чaсTo исIIoJIЬзyется BЬIсoкo.шиопеpсньй кpеп{не3еМ, облaдarоrций хиiqлическoй итсрми.rеокой сTойкосTьtо, a такжe высокoй yделiнoй ',o"Ьpoo",olo' чтo I]pивoДиT кyBrЛичеIIIfiO .цисI]еpсIIoсTи и кaта,чиrической aкTиB}IoсTи оксидoв. Кpоме ToГo'
формиpовaние I{alrop€lзМеpl{ЬIх чaсTиц oкcи.цoв цщ)кoIIиlI Й ЦepИЯ в мaтpице Sio2oбyсловлено нtlлиIlиеl,l peaкциolrliьD( сI{ЛaнOЛьнЬD( гp}Tп, a Tак}I(е стрщтypойIIиpoгrIIIr0гo крrМтIезеМa, глoбyльr кoТopoгo BЬIсT},пttIoT B кaчестtsе IIрocTp€lI{сTBеIIIIьlx
fipеЦpaддJlя poстa oбрaзyroщIrхсЯ нt!нoчaсTиц оксидов [3, 4].
I{ель пpедстaвленlrой рaботьI - ПoJI}ryIеIIиr и исслrдoвaние свойств нa*0кo1\{-IIoзиToB нa oсI{oBе щpемI{rЗrмa' мo.цифицироBaIII{oГо oксидaМи цIrpкoЕIи,I и цериlI.
ЭкспepиментaЛьнaя ЧaсTЬ
B paботе l{спoЛЬЗoBaли BЬIоOкoдисгtеpсньrй пирогенньгй кpеN{IIеЗеn4 Мapки tiиoси,т(кoЭз lIХП им. A.A. Чyйко lЦH УкрйньI) с 1,дельной oЪ".p',oo"';д] igо""ii,',aцетиЛaцеТoЕaт циpкolrия .Zr(aсaс)a (Aldriсh, >98%)' aцетилaц.TоIraт цеpиl' (lII) гидpaтCе(aсaс)3'фo (Sigrna-Aldriсh).
Oбpaзшьl ZtОz_CеozlSiOz (ZЮеSil-4) (тaбл. 1) бьши пол1^rеньt жидкоф€1зIIьII{п{rTo.цoМ. МoдифициpolaI{иr-кprМнеЗrмa IIpoвoдиЛI{ B сTeкJUIItIIcм .цByгopлOl\{ pеtlкTopr смexallичеcltой меrпалкoй и обpaтньшл хoЛolцtЛь^циком. B pеaктop ЦoIvIещаJIи нaвескy Sio25 г (пpeдвapительнo пpoк€lJlеIrнyю пpи 550 oC Дтя yй;;;-;йбиpовaпнoй Bo.Щ и
Пoвеpхнocmь' 2a09. Bыn. I (1б). С. 243 * 25t
24З
opгЕlllическиx гIpимeсей) и IIoрции paсTBopoB Zr(acaс)a и Се(aсaс)3 в CCl+' Pеaкцшo
aЦетIДIaЦетoIIaтoB циркoIIи,I и цеpиll с сиJIaнOJIЬIIьIII{и гp),1lП€lми Sioz IIpOBOДиJIи IIри
темIlеpaтype киIIеIIиI{ paствopитеJI'I (76"С) 1 в лpи Iloстояt{I{oМ IIеpеМrIIIиBaнewт". СС|ц
y.ц€lJIяJIи B BtlкyyмIloм poTaциoIIЕIoм llспapI{теJIе' a по.iryvенньй oбpaзец мoдифици-
рoBaIIЕolю кpеМIreзеI\,Ia Пpoк€lJIиBaЛI]r IIpи тrмIlеpaTypе 550 .C B тrчеIlие 1 т. Coдеpжaниr
,щroкси.цa ЦцркoI{ия B нaНoкol\Illo3t{тax BapЬI,IрoB€lJIи oт 2 Дo 2}Yaмaсc', ТoгДa кaк
кorrценТpaция Cеo2 бьшra шостoяgнoй (5 % мaсс.).
Taблицa l. Физикo-xиМиllескиr xaрaктrpllст}rки кprм}IезеМов, модифицI.{poBaнI{ьD(
'циoкси.цoil,{ цIltpкoния ti ЦериlI' и теpмообpaботaнньx шpи 550 oС
oбpазец С'QtОz)
Yaмacс.
С' (Сеo2)
Yoмacс
S,а'
,'?t"
sio2
ZrCeSil
ZtСeSi2
ZЮеSi3
ZrСeSi4
n
z
J
l 0
20
0
5
5
5
290
281
28З
282
279
Peптгеногpalш.шr ЗaпI{сьIBалI.r нa дифpактoмeтре lPoH - 3М пpи комнaтrroй
тe}flIrpaTypе B ди€lII€lзoIIе 1тлoв 2Ф от 10 до 70 гpaдyсов. Исцоrп,зoвa.тrи CuKo - [IзЛytIеrrI{е
и никeлевьй фrrльrp. Сpедний paзI\{rр кpисTaJIJIиToь хZrО2. фeОz pu""",n'й*"
"rr0l\{oщЬIo ypaBIIеIII{,I Iilеppеpa [5].
Удельн}то troBеpx}IoсTЬ (s' цoлyчeI{IIьтx обpaзцов иЗмrpял}l МеТo.цoМ
IlизкoTеl\шIrpaтyрнoй десоpбции apгонa [6].
Спекгрьr шффyзнoго oщ€pl{еIlия в итIтepB€lJIе 4000.40сl см., pегистpиpoваЛи с
IIoMoIФIo спeкTроIl4glpa с Фypье-пpеобpаЗоBaнI{rМ Тhеrmо Niсоlеt Nеxus FT-IR
(сooтноrшение oбpазец: KBr_ 1 : 9).
Tеpми.rеские исследоBaIIи,I BьIIIOJII{яЛи B TемIIepaт).pI{oМ иIrTеpBaJIе 20-1000 "C,
исIIoJIьзyя Dеrivatоgraph Q-1500 D фиpмы МoМ (Beнгpия), с кoмпьroтеpной
pегиcTpaцией д*цs!Dr. CкoDoсrъ Еarprвa oбpазцa сoсT€lB-ц,lJIa l0 oC B n,IиIIyry.
OднoврменIIo рrгисТ1Ч*}о.зaJIи кривьIr ДТA, ТГ и !TГ.
ЭлектpонЕo.ц{IщрскoIIические иссЛе,цoBaIIи,i нaнoкol,{пoзиToB IrpoBoДили с
ЦoI\,{ошъ.Iо элекЧlaщpro скaIIиpуIощего l{икрoсItoшa JSМ.6'490LV (JЕoL ' Япoния),
котopьrй oсfialц€н эIrеproДиопеpсиoIlIIЬIМ спеI(троМeтрOм INCA Еnеrgy 450 ДnЯ
хиnлгIескoгo aНaJfiIзa, Лока.tгьвость xиМIт.Iескoгo aвiaЛуIзa сoстaBJIяJIa = 0,7 пrкм. oбpaзцы
фиксиpовaти в .цеp)кaTе.тIе с IIoп{oгцью yгJlеpotсoдеpжalцей липкoй лffITЬI. Дошол.
I{иTелЬIIor эЛекTpoIIpoBоДЯщее IIoкpЬIтие Itе исIIoJIЬзoBtlJIи.
Peзультaтьr и иx обсущдение
oдновpeменноe модифициpoBaIIие кpемIIезеМa Zr(acac)a и Cе(aсaс)3
coПpoBo)I(ДaеTся взaимодeйствиеМ с IIoBеpxностIlьIl\,lи сиJl€llloльIlьtЬ{и грyпIIaми' чтo
oтoбрaжaется в ИК.спекщ€lx кaк yil{еIIьIпeнIrе иI{теIIсиBI{оGти гlолoс IIoгJIоIIIеЕия
BllJlеHT}lЬD{ кoлебariий связeй sio_i{ (З748 см.l) фис. l, а).tJpи этoМ IroяBJIяIoтся пoЛoсЬl
II0гJIOщеIIи,I в oблaстт 2900_з000 см-' 1C-H; и 1300-1600 с'.' 1с:о и C:C), кoтopЬIе
oTIIoсяTся к колrбaяиям связей ацrTи.ЦацеToпaтпЬD( IIовеpxIroсTньD( грyIIп. B иК-
сIIекТp€lх обpaзцов ZгСеSi3.4 (уlиc. 1, a) пoглощенEе IIpи 5748 cмa oф.,"y*,, йo
cBи.цrTrJIьсТByеT o тol,l' чтo Bсе сиJI.tI{oЛЬIIЬIe грyIIгIЬI пpиilиl{aloт уЧaсTИе Bo
Bзaимo,цeйсTBиl.т c Zr(acac}a и Cе(aсaс}. Известно, тro oбpазoвaкие связей si-о*М гМ _
244
БirъiЁ-ъъТT:T,Т:"ffi;T;,i11i*изyетсяпoяBлe,,иемI]0ЛoспоглощeтIIlяв1ygлифициpoB€llll{ьтx''ф;;"ё"ййЪ;T.'',Т:-'iуЖ#ж:Тfl
}'J,#:""Т**si*o*М нe yДaлосЬ, Пoтoмy n,o u
-,й
оолaсTи 'uoo.. ouu-JхapaктеpllьIr .ц.ъt исхoдIIьгх uu*",,,,,"' ;";:-:--:d.[zj1с
нaoлIoдaюTсЯ и по,IoсЬI,
11гмообгaоo;;.,;ilЁi'"J.""i;:TЖ1ffi Ь'tr*"#';-l"J#;*-xi.,I##;церия IIрoисXo.щ{T IIpaкТиЧескI{ IIoлЕoе BoссTaЕIoBЛrI{ие пo.цoс .,o.ooщ""," шpи 3748 см-lк исхoднoй B*лI{.IиIIе фис. l, ф, то есть
"-","
sl_o-й;."й#;""ь или p€LЗpyIЦиJIaсь.
бРнс. 1. ИК.спектpьr лиФ{r7нoг9 отрaжения; с) oбpaзцов кpеМIrеземa, мoдифициpовая.
;:'Lx.:ff },;"с;(aсaс)з;фцаptкoътийu"р"t""oй.oi"op"'"".еМoв,пpoкa-
' ' .{aнньlе Trрмичеcкoгo aНaJ7vIзa PI
r""#$HT""Ж;i:1!*""l.".ё".й";,;Жjr.HТ.;;Т;"il,ff#"""#Тffi ffiкpеМнезfl\{a""","""Iii]i#1Ж."offiЖ1,";ф#*,Т*"u,"оuод""o"p"нo,o
l40-500 oC (кривьrе ДTA 1*4), й;;;;;;"ть кoтoрЬD( зaBисl{т
tTеpaтypнo]\4 I{IlTrpвёLпr
"u-"*Ё;:Ж:#A.1":Y,T'aккilккoЕц.o,p.щчnс"d""Ф,Ёй;#*1Жсo.цеpжal{иll
]:ч.рu*Ploy "'-#":Ёi:;#!Ёж. ;:'frЖJ*r"ж;;l* *:: ;,H1;;ffiЖ#|.|J;J1"ffi#T"ffi #{;*
**"ческого р*oou.""," yглr'o.цopo.цIloгo
aцеTиJIaЦrToнaТIIЬD( й;:;;"Т;;;"".j3чa
llрoисхo.щr-г рaзpу]IIеIIиr .,j"",n,"o.
yгJIерoДriьIх oo*"'"##]'
aдсopбиpоBall}lЬD< aцeTилaцетo*u,o". и y/ц€UIеIlие леTyчIиx
B рзyrrьтaте x.llш{llческиx преoбpaзо-вапrй модифшlиpyrощиХ сoеДиIIений сyтасTием BьIсoкop€l.Bитой повеpxнoЫ
.*р***емнoй
;u"p;;*; IIpи IraгреBaциI{ BпoBеpxЕoсTI{oJ\{ сJIoе Фоplгиpyroтся,,*o.,*йu, I{.BьD( 0ксидЕьD( сoс/{инеrrий.Ha pис. з приведены л,6p*.o.pй'", ЕaнoкoМпоЗитов ZrCеSil-4, пpокаленньо<ga Boздyхе при p*j::*o, Trl{пеpaТ}pax. oбpaзцьl, Пpoкaл(рeIrтгеIloaмopфньre, и Toлькo дl'" z'с"s'Тёn,";^"^ ;-;-{-;-l^е"|\ ',чи 550"C,yIIIЧpенIrьIr oики, кoтopЫr Ndo)Iсlo **".+ ;ffi;.,:Ёil#у"i' e i:W::;Tko,ввCeo,nОz tггв.rсй вi-1.;,
"6*"."
,,o,. poсТе
.'"*o"pu'ypu, Пp.кuLп,rBaшUIнaнoкo}tIIозиТOB prгЕстрирyется
р"o'"i"'" иI{TеIIсиBI{oстей пикЁ яa лифрaктoгрaммaх,
ffi}.#h::LЖЖT,1Ц".7.#I"'liс. 3 ), тгo y";;;;;;; yвеJIиlIепиe сTеIIФIи
б.)
Ф
100
80
60
4A-
20-
з500 3000 zsоо zоbо tй
Boлновое чиcJ.Io' сМ-1
1000 500 4000 з500 зtjoо zjооlйо.lБq.-llшlГо
Bолrrовoe числo' см
n l
n . ,
. 0,1
{). 0,0
5 -o,r
,j - o t
-0,з
n a
- i l a
150 300
а
Pис.2. Кривьrе !ТA, flТГ (с) и
ZrСеSiЗ (3); ZrСeSi4 {4)'
900 2О0 400 600 800 1000
т o.r
б
ТГ (o ,цля обpазцoв ZгCеSil {1}; ZrСeSi2 {2):
\o- - 1 0
( € i f
2
Б. 20
I
6zs
г1
30
35
40
1I2
Tг1
ТГз
450 600 75О
T, oс
B пpeдьц1,щих paботах t{utМи пoкaзal{o, Чтo пpoк€uIиBаIIиr ItaТтoкol!flIoЗитоB
ZтОz|SiОz [8] и Cеo2/Sio2 [9] BьIrцe TемIlеpar1.pьi 550 oС пpиводиT к tIoяBJ1еtIиIo B
дифpaктoгpаlш,rаx rlикoB' хaрaкТерt{Ьгх дllя t-ZtОi (PDF.iCDD iэ-tтвэ1 и с-Cеoz (PDF-
ICDD 75-a076). B /цaEI{o]!{ сJr}Чaе .цjU' сисTеМы ZrО2* Сеoz/Siй эTи фазы не
нaбrшoдшотоя. Пoэтомy мо)I{Еo IIprДIIоЛo)I{иTь фоpnшlpoвaние TBерДьD( paсТBоpoB
Пrprn,lеIll1oГo сoсTaвa yпol-{,II{yTЬIx 'oксидoB. Иbключение}it яBII'IетсЯ обрaзец ZЮeSi I
фис. 3, a), в котopом пpеоблaдaеT ДItоксид{ цеpия (5 Yo мacc') (мольноe сooTIloIIIениe
ZrО2:СеО2:0'56: 1)' B pентгеIroгpa'маx этогo обрaзцa нaблrодaетcя c.СeО2 фaзa. Hо
IIелЬзя Tаюi(r ilскJIIоЧиTъ BoЗil{oхtность обpазов.}riи'' твер.Цoгo paстBоpa Cеq,75Zrg,25O2 (PDF-
IСDD 28.0271), тaк как рефлексьr в дифpaктoгpа"il4]vfах ,цB}.Х ПocЛrдIrиx gоe.цицениЙ
(соглaснo PDF.IСDD) Пpaктически IIoЛIloсTЬIo сoBIlaДaЮT.
С yвелиuениеМ сoДrp}I{аIi|IЯ Д14oКс|4Дa r{I4pкo[IиЯ B нal{oкo}4поЗитat ZrСеSi i_-1
цpoисxo,цЯT иЗМеHеI{ия фазового сосTaBa ТBердЬlХ рaстBорoB хZтО2. 1СеО2. Тaк, в
oбpaзцaх ZrСеSi 3-4 идентфиЦиpоBaIIа фaзa t-Zro,ggСео,uoz gnг-lсnu вz-tзяв1, oднaкo
Boзмo)Iс{o и oбpaзовaпиe ЬZrО1.91 (PDF-ICDD 81-1547) фaзьr (pис. 3, в, z).
Рaзмеpьr крисTaJIJIиTOв фaзы хZrО2' 1ЮrО2, опрe!еrrяейьIe Пo yIIIиpеIIиrо наибо.:lsе
иIITeI{сиBIIOгO IIикa B pеI{тГrlIoГpal\,rМaХ oT IIЛoскoсTи {i01} по ypaBEеIlиIo lПеppеpa,
BoзpaсТaloт от 4 дo 2З нмr(тaбл.2).
Taблицa 2. Paзмеpьr кpистаJIЛитoв хZтОz. уСeОz (нм) в IIaнoкoМIIoзитaх' IIрокaJIеI{IIЬD(
пpи 550 - i200 "С
246
D'z,о2.ус"o2,цМ
800 0c I 1000.c
ZтCеSi 1
ZrСeSi2
ZrCеSi 3
ZrСeSi 4
a
a
a
i
я
a
5
5
+
2
A
a
6
5
6
6,
l 1
Lэ
5
18
a 1
1500
!200
I 100
1000
1200
T
O"
яоо
ti} 2a з0 40 50 60 7a
2@,rpaд
а 6
1200
1 100
1000
800
550
800
550
70
1О
1 t00
1000
8U0
550
t200
1200
r 100
I 000
800
)-1(J
!0 20 з0 40 50 60 7О
в 2@, гpaд
Z
Pис.3. !ифpaктогрaмьlьr с16разцов ZгСеSil (a)' ZrСеS12(б), ZrСеSi3 {в}, ZtСeSi4(z),
пpОкaJIrIII{Ьтx IIa BoЗд}xе пpи 550 - 12aО "С (. - Сеo2 или Сeg,э5Ztg"25О2; * - Zd}Lsт
wШ' Zrg'ggСeg,nО2).
Бьцra тaкжe изyчеI{a зaвисlтl{oсTь .Y.цrJIЬtIoй IIoBеpxL[oсTи исХодI{огo кpеМнsЗrмa и
кoп,riIозиToB ZrСеSi oT Tеi4ПеpaTyрЬI пpокалиBaния (pис.4). Pезкoс yменьrшение Sр
обрaзцов, co.цep)кaщих l\{еTaлдoкcи.цI{y!o ф,зy, нaблrодaетоя при бoлее *'"o*o
т€МIlерaтyрaх' }iФI{еJIи лля Sio2, чTо }.кaзЬIBaет нa ПoBЬIlпеIIие Тсpмшrеокoй стoйкoоти
TaкI{x Iio}{пoзиToB нa 150_200 "C. Пpи yBUiичеl{,Iи TеrvrПеpaTypьI до 1200 "C нaбrдoдaем
ylfr}IьIЦеЕиr y,Цельноli пoBеpХIroсTи (Syа : 1_2 м,/т:, pис' 4) для обрaзцов ZrCеSi, To осTЬ
ПpoисхoДиT сIIекaние крg!,{}IезеMa и обpaзовaние бодее крyIiIrьD{ нaнoчасТIiц
хZrО2. 1ЮeО2 с рaзetrрaми 10-23 тrм.
Нa pис.5 пpедстaвлеrrьr микрофoтогpaфии обpaзцов lt€шIoкoп,{r.loЗитов ZrСеSi l
(а' в) lт ZtСeSi4 (б, а)' пpокaленIIьтх IIpи paзличIrЬD( Те},IIIеpaTypаx. Кaк B|4I\I4.|\ц,I{a сни11,Iкаx
oбpaЗцов, IIpoкаJIff{I{ъD( tIрI.r TrМпspaт}?е 550 oС
фис. 5, а, ф, нa6лтoдаеТся l]pе}кl{е всегo
eморфная стр}T(T}?a' Тoгдa кaк' B I]pOк€LTeIiньтх I]pи 12oa "С (pис. 5, в, е), пpисутстByЮT
3IIaчитолЬIto больпIие сTpyкT}pнЬlе €lГJIoпlеpaTЬI' чTo xopoшIo согЛaсyrTсЯ с резуJIьтaTaL4LI
pентгенофaзoвогo till€tлиЗa'
30 40
2Ф' .рuд
B электpoнньuс сIlиМIсlx обpaзпов, кaк с миtIиI\,l€lльIlьIм' Trrк I,I м;II{сим€UIьHым
сoДеpжaЕиrM .цI{oксидa циpкollи,I' нaб.rпоДarотся свrтльIе и теl{ЕьIr )дlacTки (pис. 6), vто
yк.lзыBaeт Еa IIеp€lBIIoМrpI{oсTь paспpеДrлеIIи'I ZtО2и Cеo2 нa IIoBepюIoсти кpемIrеземa.
C -пoмorlro prlrтгrllоспrктpальIroго aн€ulllзa oцpеделеII химичеокий сoсTaB обpaзцов
ZrCеSil и ZtСeSi| в сBеTJIЬD( I{ темIlъD( ).llaсTкrtx (тaбл. 3, pпc.6 и' 7). Как uцlдo
".тa6л.З, ]\{ulссoBor сoдеp)кaнIrе oксидoB циpкoIIия И ЦepИЯ B эTI{х yчacТк€rx oтЛичaетcя
ЕеЗI{aчиTельEо. Пoэтoмy мо)IfiIo цpr,цIIoJIoIfl,rTЬ' чтo пprдсTttвлеI{rrьй мgтo.ц сиtITеЗa
ПриеI\,IJIем дJIя IIOJD4IеHия It:lHoч€lсТI{ц хZrО2'fеОz рaBlroмepllo paсIIpедеJIеIrI{ьD( B
мaTpиIIе кpемнеземa.
*.--siЧ
- ' -ZrСeSi1
-о_ZrCeS2
_*-ZЮeSi3
-v-ZrCеSi4
500 600 700 800 900
T, oC
Pис. 4. Зaвисrrмoсть yДrJTьIIoй шовеpxнoсти (S9)
кol,lIIозиToB ZrCеSi oт ТемIIеpaTypы.
300
254
20о
L
> 150
и 100
50
0
Pис. 5. Микрoфотoгpaфии коlшtoзитов ZrСeSil (a,
550 "с (а, Фп 1200 .с (4 e), зaписalrные в
248
в) lа 7;ЮeSi4 (6, а), шpoкaлеIII{ЬD( Itpи
pr)киме BTоpиIIHьD( элeкTpoIIoB.
_-!
Taблицa 3. Мaссoвoе сo.цrpжalrиe (%) оксидов ц4pкoнI,l;{ и цеpl{ll в lluшIoкo1!{пoзIlТzlх.
ЦlюкtшIеl{IIьD( цpи 550 - 1200 .С, oIIpеделеIrнoе с no'oщ",opеEтгrI{oсIIекTpaJIЬЕoгo aнaтIизa
oбparcц
Сэ z,О2 ,
|iacc. уo
С,*,
\nacc, Yo
550 800 1000 1200 550 800 1000 l2a0
:1.
ZЮеSi1
'A:8
2,07
0,87
I,88
2,17
2,59
2,02
1,6',1
2,07
4,56
5,41
4,51
4,65
6,58
4,84
7,29
8,1 1
ZrCеSi4
*:*
t
19,19
19,33
19,з7
17,91
19,14
17,97
2З,4
r6,4',1
2,97
э ' J l
, s l
З,66
1 4 '
2,88
5,65
8,3
_ TеМ[IЦe yчасTки IIa
Pпс. б. Микpофотoгpaфии кoмIIoзиTоB ZхСeSi| tа'
црoкa[rEI{ьD( пpи 550 oC (а, 6, в, е\ и |200 "С
BT0pI*IIIьD( эле.щpoпoB.
.?
9: d' ,) lц ZrСeSi4 {в, z, эr, з),
(d, е, erc, з), зaшисашlые в prxшмe
219
0 1 2 3 4 5 6 i в B
Pgc.]. Пpимеp сIIrкTрa pеIттгrEоBскогo ХapaктеpистиЧrскoгg иЗлr{еIrшl
ЦиpкоIlийцrprйсoдrpжaщегo щ)еI\,tllеземa ZrСеSil, шpoк€tJIеIIIIoгo пpи 550 "C.
Bьrвo.цьr
oдновpеменное мoдифицIlрoBaнI{е IIoBrpxЕoсTи KprМIIeземa aцrтиJI€lI{етoнaTaIvrI{
Zr(acaс)ц и Cе(aсaс)3 с Пoслsдyloщм Irpoк€l.]IиBанием дo 550 oС пpиводит к обpaзовапиtо
prlrтгеIroамсpфньur OксидoB ZЮ2 и Cеoz. Toлькo пpu С762 = 20 %Мaсс. коl,lIIoзи1ъI
Z-rCеSi оoдrр)кaт TaЮке и rlaнoЧaстиI{ЬI тBrp.цoгo paсTBopa t.Zra'ввСeopО2 paзМrpoм 4 ril{.
Пoвьцrrение тrмIlrpaтypьI IIpoкaJIиBzlIilUI кoiltlloзитoB IIpиBO,щrT к cпrкaliиIо кpемI{rзеМa и
aгJloмеpаЦии хZrО2. 1СeО2, IIpИ ЭТoМ paзмrр KpистаJIJIитqB yBUiиIIиBaется .цo 23 ттм.
Литеpаrypa
i. ,Цизaйн эффсrгшпого медь-цеpий IIиpкoIlисBoгo кaтaJlизaTopa.цЛЯ избиpaTrДьЕoГo
oкI{сЛениJI Co в обoгaщепньпr Bo.цopо.цоNr смесях / iI.Е. Сцrижак, Г.P.
Космамбетов4 Э.М. Мopoз, A,ts. Гypaльский, P.и' Гуляев, B.П. Пaхapyкoвщ A.И.
Бо1юнин, B.И. Гpиuенкo |l Xуъtуsя. физикa и технoJIoгI{Я IroBеpxEосTи - 2008' _
Ns i4. - С.261_274.
2. Siliоa suppоrted сеria аnd сеria.zirсоnia nаnосompоsitе оxidеs for sеlесtivе dоhydratiоn
of 4.mсthylрntаn-2-a| |B' М.Rеddy, G' Thгimurtlrulu, Р. Saikia, P" Bhаrali 1/ J. оf Моl.
Catаl. A: _ 2ao7. -v " 27 5. - Р. 167_17з.
3. Hayкoвi oоIIoBи сиIrTезy llafloстpyктypoвaних склoкrp€LllriчIrllrx систеtr{ зoJIЬ-гffIь
мrтo.Цo}{ з BиItopисTaiIIlяI\{ модифiковaнrх пipoгеняиx щемнеземiв /
М.B.'Боpисепко, B'М. Бoгaтиpьов, B.М. Гщькo, IЯ.. Cyлшtt, М.B. Гaсвa'
o.I. oрaпськa /i Пpiopитeги нaщовоТ ошiвпpaЦi ДФФД i БРФФ!: Мaтеpia,u.r
спiшяшr кoнк}pс. пpоeктiв {еpж. фoндy фylдaмеrrт. lослiд. i Бiлopyськогo фotrдy
.фyндaмент. Дослiлкень (*ДФФ,ц*БPФФ,ц _ 2005',) * К.: ДА,20в7. _ С.274_289'
4. Bеесrоft LI., obеr С.K. Nanoсоmpоsitе matеrials foт оptiсal appliоation {| Сhem. Мatrr.
- 1997.- V. 9. - P. 1302-1317.
5. Гopелик C.C., Рaстopryев Л.H., Cкaков Ю.A' Pентгенoгpaфиvескlй и эЛrKтpoEIIo.
oптиlIесKIдй aflaJIIIЗ. - M. : Мета.rшryprия, |97 0. - с. 1 45. 1 5з.
6. Киселев A.B., ,{pевияг B.П. Экспеpиментальньrе п{gTодI B aдсopбции Й
молеr<yлярной xpомaтoгрaфии. _ М.: ИзД.вo Moск. yн.т4 |97З. - 448 c.
Kytоkivi A., Haukka S. Rеaсtiоns оf НMDS, TiCЦ, ZrС|+, аnd AlClз йth siliсa as
intеrprеtеd from lоw.frеquеnсy diffrrsr rrflrсtаRсr infralrd spесtra // J. Phys. Chеm. B -
|997. _ v. 10l" ].lb 49' - P " |0365-10з72.
Cyлим И.Я', Боpиоенко H.B., Г1тrькo B.М. Bлrrявие мо!iфолог!il{ кpемIIезsмной
I{aTpI{цьI нa фоpмиpoвallиr II€lIIорaзмrpнOгo .щIoксиДa цI{pкoциll |lXшtuя, физика и
TсxIIoJIorия IIoBеpxIloсTll - 2008. _ Ns 14. - C. з9|-з97.
Кyrrик К.С., Боpисеrкo H.B. Синтез и сBoйcTBa ЕaIIoкoмIIoзиToв Cеoz/Sioz llXw"rтlя,
физикa и TеxIioлoгI{я IIoBеpxпoсти -2a09. _ ].ls 15. - C' 303-310.
7.
8 .
9.
250
sYNTlIEsIs, STR.UсTTJRIЕ AND РR-OPERTIЕ$ gp
NANoCoMPosITЕs oN TIIЕ BAsIs oF IIIGIII,Y
DISPЕRSЕD SILIсA,
lvIoDIFIЕD WITII ZIRсONIA AND СЕRIA
I.Ya. Suliml, M.V. Bоrysеnkо,, V.A. Tinkov2J, L.I. Borysenkо'
,Chuikо Institцtе of Sur{асе Сhеmisttу of thе Nа|ioпаl Асаdеmу of Sciепcеs af.Lllrаine, 17
Gеnеrаl Nаumоу Strееt,03164 Kуiv, {Jkrаine2G.V. Kurdуamov lпstitutеfоr l,Iеtсll Plцlsics оf Nаtionаi,аiаaеmу o'{Sciеncеs oJ.(JIсrаinе, 36
ЗRеpresentаtive officе,"ы"T{#P,у;х З:;i:,f::;;у,r;eof. 23v,03l42 Kiеv, (J|vаiпe
Thе structure peculiаriф аnd phуsicoсhешiсаl prapеrtiеs af sуnthеsizсd ZrОэ.
С.еОz/S|Оz паnoсоmporitеS ,werе studiеd using XRD, IR-FdURIER Spесtrouсopу, diffеrentiаt
thеrtnаl аnаlуsis аnd SEM-EDS. It wаs shoу',rt, ihqt thе simuhаnеo)s modфing ij а silicа
surfаcе with 7-r(аcас)a аnd Ce(асаc)j аnd thе subsеquеnt сa|cinаtion up to 550 "C leаds to
formаtion rorntgenаmorphous ZrО2 аnd СeО2 oхidis. Groуlth of thе iizе af хZ,rО2. уСеО2сrystаllitеs from 4 up to 23 ngr wаS founс| with iпсrеаsing of саlciпation tеmpеrаiurе фпаnocomposites.
C}tЕ{TЕЗ' СТPУктУPA TA BЛACTиB0сTI
нAttoкoь,IttОзиTIB IIA OCI{ОBI
BиCoItoДиCIIЕPCIioГo I{РЕNIIIЕзЕMУ,
l\,I oДиФIкo BAIi oг o o It с I4ДAМI.i ц}rPкoнШo TA Ц Е PIIО
I.Я. Cyлшиl, М.B. Боpисенкoi, B.0. TiпькoвzJ, Л.I. Боpисешкol
I htс,numуm хfuilii noвеpхнi iм. О'О. ЧуЙка Hсlцioнаllьнoi. gкаdемii н*ук Укpаiнu
. ву.,t' IЪнеpвltа Hаумoва 17, Кuib, ОЗ]б4' Кцiв-164
"Iнсmurnуm меmалoфiзuкu iм, Г.B. Куpdюмoва Hацioнаuьнot акаdauii наук Укpаiнu
, бульв, Акadцliка Bеpнаdcькozo' 3б,036;80, Кuiв-142'Пpedсmавнuцmвo
Toкio Бoекi СiАЙE,с ЛT!, бульв. Акаёeмiка Bеpнаdcькozo, 3б' oф. 239
03680' Кuiв-142
Mеmodал,tu peнmerнОсmpукmуpнozО ансutiзу, IЧ-фp'е сnеюnpacкonii,
duфеpенцiа,,tьнoeo mеpмiuнoeo анo,лiзу mа скaнуIОчot елекmpoннoi лlфoскonii doслidcrcенi
oсoблuвoсmi cmp)'Кmуpu rnа фiзuкa-хilriчнi власmuвoсmi odеpaсанuх ZrОz-Ceoz/SiОz
нсtнoкofu4no7umiв. Iroказанo, щo odнoaаcне мoduфiкування noвеpхнi кpеи4нrЗеn,tу Zr(асаc)a i
Се(аcаc)j mа nadаltьulе npoaсаpювсlння do 550 t npuвodimo do уmвopенняpенmaeнoсL44opфнuх oкcudiв ZrО2 rnа СеО2. Bсшанoвлеt.'o, щo iз зpocmat'н'!м mФу|nеpаmwu
npoЭlcсlploвaннЯ наlloкoalnoзцmiв вidбувасmьcя збiльtuенltя poзlli1ry кpucm*limiв
хZrО2.уСеО2 вiD 4 do 23 нл,t.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-384 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:10:53Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/c1/096b2aee1412e7e7964a5c504a576dc1.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-3842018-11-27T09:39:36Z Synthesis, structure and properties of nanocomposites on the basis of highly dispersed silica, modified with zirconia and ceria Синтез, структура и свойства нанокомпозитов на основе высоко дис¬персного кремнезема, модифицированного оксидами циркония и церия Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію Sulim, I. Ya. Borysenko, M. V. Tinkov, V. A. Borysenko, L. I. The structure peculiarity and physicochemical properties of synthesized ZrO2 - CeO2/SiO2 nanocomposites were studied using XRD, IR-FOURIER spectroscopy, differential thermal analysis and SEM-EDS. It was shown, that the simultaneous modifying of a silica surface with Zr(acac)4 and Ce(acac)3 and the subsequent calcination up to 550 °C leads to formation roentgenamorphous ZrO2 and CeO2 oxides. Growth of the size of xZrO2 ■ yCeO2 crystallites from 4 up to 23 ran was found with increasing of calcination temperature of nanocomposites. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-Фурье спектроскопии, дифференциального термического анализа и сканирующей электронной микроскопии изучены особенности структуры и физико-химические свойства синтезированных ZrO2 - CeO2/SiO2 нанокомпозитов. Показано, что одновременное модифицирование поверхности кремнезема Zr(асас)4 и Се(асас)3 с последующим прокачиванием до 550 °С приводит к образованию рентгеноаморфных оксидов ZrO2 и СеО2. Установлено, что с повышением температуры прокаливания нанокомпозитов происходит увеличение размера кристаллитов хZrO2 * уСеО2 от 4 до 23 нм. Методами рентгеноструктурного аналізу, ІЧ-Фур’є спектроскопії, диференціального термічного аналізу та скануючої електронної мікроскопії досліджені особливості структури та фізико-хімічні властивості одержаних ZrO2 - CeO2/SiO2 нанокомпозитів. Показано, що одночасне модифікування поверхні кремнезему Zr(acac)4 і Се(асас)3 та подальше прожарювання до 550 °С приводить до утворення рентгеноаморфних оксидів ZrO2 -та CeO2. Встановлено, що із зростанням температури прожарювання нанокомпозитів відбувається збільшення розміру кристалітів хZrO2 * уСеО2 від 4 до 23 нм. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2009-08-09 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/384 Surface; No. 1(16) (2009): Surface; 243-251 Поверхность; № 1(16) (2009): Поверхность; 243-251 Поверхня; № 1(16) (2009): Поверхня; 243-251 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/384/382 Авторське право (c) 2009 I. Ya. Sulim, M.V. Borysenko, V.A. Tinkov, L.I. Borysenko |
| spellingShingle | Sulim, I. Ya. Borysenko, M. V. Tinkov, V. A. Borysenko, L. I. Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title | Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title_alt | Synthesis, structure and properties of nanocomposites on the basis of highly dispersed silica, modified with zirconia and ceria Синтез, структура и свойства нанокомпозитов на основе высоко дис¬персного кремнезема, модифицированного оксидами циркония и церия |
| title_full | Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title_fullStr | Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title_full_unstemmed | Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title_short | Синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| title_sort | синтез, структура та властивості нанокомпозитів на основі високодисперсного кремнезему, модифікованого оксидами цирконію та церію |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/384 |
| work_keys_str_mv | AT sulimiya synthesisstructureandpropertiesofnanocompositesonthebasisofhighlydispersedsilicamodifiedwithzirconiaandceria AT borysenkomv synthesisstructureandpropertiesofnanocompositesonthebasisofhighlydispersedsilicamodifiedwithzirconiaandceria AT tinkovva synthesisstructureandpropertiesofnanocompositesonthebasisofhighlydispersedsilicamodifiedwithzirconiaandceria AT borysenkoli synthesisstructureandpropertiesofnanocompositesonthebasisofhighlydispersedsilicamodifiedwithzirconiaandceria AT sulimiya sintezstrukturaisvojstvananokompozitovnaosnovevysokodispersnogokremnezemamodificirovannogooksidamicirkoniâiceriâ AT borysenkomv sintezstrukturaisvojstvananokompozitovnaosnovevysokodispersnogokremnezemamodificirovannogooksidamicirkoniâiceriâ AT tinkovva sintezstrukturaisvojstvananokompozitovnaosnovevysokodispersnogokremnezemamodificirovannogooksidamicirkoniâiceriâ AT borysenkoli sintezstrukturaisvojstvananokompozitovnaosnovevysokodispersnogokremnezemamodificirovannogooksidamicirkoniâiceriâ AT sulimiya sintezstrukturatavlastivostínanokompozitívnaosnovívisokodispersnogokremnezemumodifíkovanogooksidamicirkoníûtaceríû AT borysenkomv sintezstrukturatavlastivostínanokompozitívnaosnovívisokodispersnogokremnezemumodifíkovanogooksidamicirkoníûtaceríû AT tinkovva sintezstrukturatavlastivostínanokompozitívnaosnovívisokodispersnogokremnezemumodifíkovanogooksidamicirkoníûtaceríû AT borysenkoli sintezstrukturatavlastivostínanokompozitívnaosnovívisokodispersnogokremnezemumodifíkovanogooksidamicirkoníûtaceríû |