Т.Ф. ГРИГОРЬЕВА1, С.А. КОВАЛЕВА2, Т.Ю. КИСЕЛЕВА3, Т.А. УДАЛОВА1,4, С.В. ВОСМЕРИКОВ1, Е.Т. ДЕВЯТКИНА1, П.А. ВИТЯЗЬ2, Н.З. ЛЯХОВ1 1Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия grig@solid.nsc.ru 2Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси, Минск, Беларусь sveta_kovaleva@tut.by 3Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия kiseleva.tyu@gmail.com 4Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия udalova@solid.nsc.ru
Ключевые слова: механическая активация, композиты, железо, вольфрам, карбид бора, диборид титана, mechanochemical synthesis, composites, iron, tungsten, boron carbide, titanium diboride
Страницы: 299-303
Изучено механохимическое формирование композитов Fe/TiB2, W/TiB2, Fe/B4C и W/B4C, которые могут использоваться для наполнения сверхвысокомолекулярного полиэтилена, применяемого для защиты от нейтронного и g-излучения. Механохимический синтез композитов проведен в планетарной шаровой мельнице с водяным охлаждением в атмосфере аргона. С помощью комплекca физико-химических методов (рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия, термический анализ) исследованы фазовый состав, структурные и морфологические характеристики композитов, а также их термическая устойчивость. Показано, что в процессе механической активации формируются композиты Fe/TiB2, W/TiB2, Fe/B4C и W/B4C, состоящие из частиц размерами 0.5-1.0 мкм, по форме близких к сферической, которые агломерированы в более крупные образования с размерами 30-50 мкм. Полученные композиты проявляют термическую стабильность в среде аргона при нагревании до ~800 °C.
J. DUAN1, X. WANG1, Г.Р. КАРАГЕДОВ2, H. GAO1, and J. YANG3
1School of Materials Science and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian (China)
E-mail: wangxh@djtu.edu.cn
2Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk (Russia)
E-mail: garik@solid.nsc.ru
3State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing (China)
E-mail: taoci@djtu.edu.cn
MgO•nAl2O3 powder (n = 1, 1.25, 1.5, 1.75, 2.0, 2.5) was prepared by the bimetal alkoxide hydrolysis method. The effects of changes of aluminium content on material phase, particle size, morphology, infrared transmittance, and ceramic densification were studied. The results show that the MgO•nAl2O3 (n ≤ 2) powder forms a pure phase of magnesium-aluminium spinel at 1200 °C. When n is 2.5, the characteristic peak of Al2O3 appears. The particle size of powder gradually increases with an increase of n value. There were significant differences in the densification of powders with a various of magnesium/aluminium ratio. The density of samples varies greatly with the sintering temperature. When the sintering temperature is between 1200 and 1400 °C, there are no obvious changes. The density is found to be 3.45 g/cm3 at the sintering temperature of 1400 °C. When n is of 1.25 and 1.5, the sample density increases with an increase of sintering temperature, reaching 3.46 g/cm3 at 1550 °C. The powder with ball milling has a better sintering performance, the density of the MgO•1.5Al2O3 powder with ball milling is 3.448 g/cm3 at the sintering temperature of 1600 °C, which is 2.5 % higher than that of the non-ball-milled sample at the same temperature.
С.Г. МАМЫЛОВ, О.И. ЛОМОВСКИЙ
Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия mamylov@solid.nsc.ru
Ключевые слова: кверцетин, D-глюкопираноза, L-рамнопираноза, гликозиды, энергия системы, quercetin, D-glucopyranose, L-rhamnopyranose, glycosides, reaction energy
Страницы: 313-316
Методом компьютерного моделирования рассмотрены структуры гликозидов, образующихся при взаимодействии полифенольного соединения кверцетина в качестве модельного агликона с аномером углевода на примерах D -глюкопиранозы и L -рамнопиранозы. Вероятность существования моделируемых структур оценивалась по энергии связывания (как изменение энергии системы) для различных вариантов соединения агликона и углевода. Предпочтительным типом образующихся структур является связывание 3,5,7-гидроксигруппы кверцетина с 1,4,6-гидроксигруппами D -глюкопиранозы или с 1,2,4-гидроксигруппами L -рамнопиранозы.
Исследована температурная зависимость образования двумерной кристаллической фазы AlN на поверхности (0001)Al2O3 под потоком аммиака. В температурной зависимости скорости процесса экспериментально обнаружены две области. В области относительно низких температур ( T < 940 °C) скорость образования AlN лимитируется химическими реакциями. Предложена кинетическая схема процесса, определены эффективные значения кинетических констант основных стадий процесса. При более высоких температурах ( T > 940 °C) образование упорядоченной фазы AlN определяется непрерывным двумерным фазовым переходом в решеточном газе образовавшихся на поверхности ячеек AlN. Для описания процесса предложена трехпараметрическая изотерма. Хорошее согласие между теоретическими и экспериментальными изотермами получено при следующих параметрах латерального взаимодействия между заполненными ячейками AlN в решеточном газе: Ei = 0.725 эВ - латеральное отталкивание соседних заполненных ячеек AlN; U = -0.725 эВ - энергия стабилизации, возникающая при образовании заполненной ячейки; V = 0.09 эВ - энергетические затраты для создания промежуточной метастабильной ячейки решеточного газа. Критическая температура фазового перехода однозначно определяется найденными параметрами латерального взаимодействия и составляет 795 °C. Наблюдаемый фазовый переход в решеточном газе AlN носит непрерывный характер, так как эксперименты проводились при температурах выше критической.
Материалы на основе диоксида церия находят применение в различных областях высокотехнологичной промышленности: от прецизионной полировки оптических стекол и получения высокопрочной керамики до использования их в качестве трехмаршрутных катализаторов в двигателях и биомиметиков в медицине. Вследствие широкого спектра практического применения таких материалов актуальна разработка метода получения диоксида церия с возможностью контроля его текстурных характеристик. В этой связи для синтеза выбран метод термического разложения, основное преимущество которого - возможность получения диоксида церия в виде псевдоморфозы, состоящей из наночастиц продукта и сохраняющей форму и размер кристаллов прекурсора - декагидрата оксалата церия (III). Разработаны методики выращивания кристаллов декагидрата оксалата церия (III) различного размера и габитуса, и определены условия получения псевдоморфозы. Выявлены факторы, которые оказывают влияние на текстурные характеристики диоксида церия. Показано, что при термическом разложении тонких (<20 мкм) пластин прекурсора с базальной гранью (010) на воздухе образуются прозрачные для видимого света псевдоморфозы, состоящие из связанных друг с другом наночастиц диоксида церия, в то время как более толстые кристаллы разрушаются параллельно грани (010) с блоком дробления около 10 мкм. Установлено, что увеличение давления паров воды при дегидратации прекурсора приводит к структурным изменениям, отличным от дегидратации на воздухе. При такой перестройке структуры происходит разрушение исходных кристаллов на блоки размером менее 5 мкм. В результате окислительного термолиза получена псевдоморфоза, состоящая из связанных друг с другом частиц диоксида церия размером 5-6 нм с удельной поверхностью 140-150 м2/г и пористостью 40 %. Контролируемый отжиг позволяет изменять микроструктуру путем укрупнения размеров наночастиц, составляющих псевдоморфозу.
Методами рентгенофазового, химического и термогравиметрического анализа, инфракрасной спектроскопии и электронной микроскопии исследовано взаимодействие оксида висмута (III) с растворами молочной кислоты. Определены условия образования лактата висмута состава BiC9H15O9, и исследована его растворимость в растворе гидроксида аммония. Показано, что синтез лактата висмута состава BiC9H15O9 целесообразно проводить путем взаимодействия оксида висмута с раствором молочной кислоты при молярном отношении лактат-ионов к висмуту (III), равном 3.0, и температуре процесса 55±3 °С, с последующей промывкой продукта изопропиловым спиртом. При обработке лактата висмута состава BiC9H15O9 водным раствором гидроксида аммония получены растворы с концентрацией висмута 245-380 г/л, которые могут быть использованы для получения жидких висмут-лактатсодержащих лекарственных средств. Установлено, что в результате термического разложения лактата висмута может быть получен мелкокристаллический оксид висмута.
Т.А. УДАЛОВА1,2, С.В. ВОСМЕРИКОВ1, Т.Ф. ГРИГОРЬЕВА1, Е.Т. ДЕВЯТКИНА1, Н.З. ЛЯХОВ1 1Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН, Новосибирск, Россия udalova@solid.nsc.ru 2Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Ключевые слова: механохимическое восстановление, высокодисперсный вольфрам, высокоэнергетические системы, mechanochemical reduction, fine tungsten, high-energy systems
Страницы: 339-344
Методом рентгенофазового анализа исследовано влияние стехиометрических составов и условий механической активации на формирование продуктов восстановления WO3 магнием. В процессе механической активации смеси оксида вольфрама (VI) с магнием на соответствующих этапах формируются механохимические композиты различных составов, включающие магний, оксиды вольфрама (VI и IV), вольфрамат магния, вольфрам и оксид магния. Восстановление оксида вольфрама (VI) магнием завершается к 8 мин активации с образованием композита W/MgO. Определены условия отделения вольфрама от оксида магния с использованием растворов кислот из механохимических композитов W/MgO. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что вольфрам, отделенный от оксида магния, является высокодисперсным и состоит из первичных частиц, по форме близких к сферической, с размерами 50-100 нм, агрегированных во вторичные частицы с размерами 1-10 мкм. Содержание магния в высокодисперсном порошке вольфрама, определенное методом энергодисперсионного анализа, составляет менее 2 мас. %.
Приведена обзорная информация о возможных анионных замещениях в структуре гидроксиапатита (ГАП) при механохимическом способе синтеза. Выявлено, что в процессе механохимического синтеза образуются однофазные нанокристаллические разновидности анион-замещенного ГАП. Получены серии образцов карбонат-, силикат-, алюминат-, цирконат-замещенных ГАП с разной концентрацией иона-заместителя. Установлено, что высокотемпературный отжиг синтезированных образцов приводит к частичной потере иона-заместителя и образованию примесных фаз. Силикат-, алюминат- и цирконатсодержащие разновидности ГАП могут представлять интерес в качестве покрытия медицинских имплантатов из металла и цирконий-корундовой керамики.
С.А. ДЕНИСОВА1, Ю.И. ИСАЕВА1, А.М. ЕЛОХОВ1,2, А.Е. ЛЕСНОВ3,4 1Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия sw.denisova@yandex.ru, ulikshikarnaya@mail.ru 2Естественнонаучный институт, Пермь, Россия elhalex@yandex.ru 3Пермский государственный аграрно-технологический университет им. Д. Н. Прянишникова, Пермь, Россия lesnov_ae@mail.ru 4Институт технической химии УрO РАН, Пермь, Россия
Ключевые слова: жидкостная экстракция, ионные ПАВ, анионообменная экстракция, тиоцианатные комплексы металлов, liquid extraction, ionic surfactants, anion-exchange extraction, thiocyanate complexes of metals
Страницы: 353-357
Обобщены результаты изучения распределения тиоцианатных ацидокомплексов железа (III), меди (II), кобальта (II), цинка и кадмия в экстракционных системах на основе технических поверхностно-активных веществ (ПАВ) – бис(алкилполиоксиэтилен)фосфата калия (оксифос Б) в присутствии серной кислоты, хлорида алкилбензилдиметиламмония (катамин АБ) в присутствии азотной кислоты при комнатной температуре или их смеси при 50 °С. Установлено, что эффективность отдельных ПАВ в качестве экстрагентов сохраняется как при использовании неорганических солей, так и кислот в качестве высаливателя. Показано, что для оксифоса Б экстрагируемость уменьшается в ряду: Fe(III) > Co(II) > Zn > Cu(II) > Cd, для катамина АБ – Cd ≈ Zn > Co(II) > Cu(II) > Fe(III), а при использовании смеси ПАВ определяющим является оксифос Б, что подтверждается рядом экстрагируемости: Fe(III) > Co(II) > Zn > Cu(II) > Cd. Оксифос Б, будучи аналогом нейтральных кислородсодержащих экстрагентов, концентрирует тиоцианатные ацидокомплексы по гидратно-сольватному механизму, в то время как катамин АБ, анионообменный экстрагент, более эффективен в экстракции тиоцианатных комплексов. Использование смеси указанных ПАВ позволяет проводить процесс в более разбавленных растворах и получать синергетические эффекты в экстракции.
Содержание кобальта в наноструктурированных порошках, полученных методом гидротермальной обработки водных растворов хлоридов олова (II) и кобальта (II), исследовано двумя спектральными методами – элементным энергодисперсионным и атомно-абсорбционным. Подготовка жидких проб для проведения атомно-абсорбционного анализа проведена с помощью кислотного вскрытия наноструктурированных образцов и сплавления продуктов синтеза со смесью пероксида натрия и буры с последующим разбавлением жидкого сплава. Показано, что для определения концентрации кобальта в ферромагнитных наноструктурах Sn1–xCoxO2–δ наиболее предпочтительно низкотемпературное сплавление образцов. Полученные результаты позволяют лучше понять процесс образования наноструктурированного SnO2, легированного кобальтом, и использовать образующиеся структуры для создания новых функциональных материалов.
