Speaker
Description
Частицы лиоксида цирокния (ZrO2), благодаря высокой термической и химической стабильности, коррозионостойкости, механической прочности и вязкости разрушения, высокой ионной проводимости при высоких температурах и биосовместимости, является важным материалом во многих отраслях промышленности. ZrO2 при нормальном атмосферном давлении имеет три криссталические формы: моноклинную (m – ZrO2) при температуре до 1170 0С; тетрагональную (t – ZrO2) при температуре от 1170 до 2370 0С; кубическую (c – ZrO2) при температуре выше 2370 0С. Несмотря на то что m – ZrO2 является наиболее стабильным при комнатной температуре именно t – ZrO2 и c – ZrO2 обладают свойствами необходимыми при производстве высокотехнологичных функциональных и конструкционных материалов.
Существует несколько методов стабилизации высокотемпературных фаз ZrO2. Первый метод, введение примесных 3+ и + оксидов Y2O3, MgO, CeO2, в результате чего происходит замещение некоторых ионов Zr4+ на ионы большего размера (например Y3+) и стабилизация высокотемпературных фаз []. Другим методом получения с и t – ZrO2 является синтез наночастиц размером менее 10 нм. Полученные наночастицы ZrO2 обладают высокой поверхностной энергией вследствие чего происходит и происходит стабилизация. Одним из методов получения наночастиц ZrO2 является гидротермальный синтез. Благодаря простоте метода и возможности вариации процессов синтеза (температура синтеза, используемые стартовые материалы, pH среды, тип минерализатора) удается получать наночастицы ZrO2 в диапазоне размеров от 5 нм до сотен мкм с высокой гомогенностью. Несмотря на большой интерес научного сообщества к данному методу синтеза ZrO2, влияние используемого стартового материала и температуры синтеза на фазовый состав, размер частиц, оптические свойства и фазовую стабильность достаточно не изучен. В связи с вышеизложенным, целью данной работы является изучение влияния стартового материала и температуры синтеза для получения наночастиц ZrO2 методом гидротермального синтеза на их фазовый состав и функциональные свойства.
В данной работе, в качестве стартового материала использовали использовали цирконилхлорид октагидрат (ZrOCl2·8H2O) и циркония (4) оксонитрат дигидрат (ZrO(NO3)2·2H2O) из которых подготавливали 17,5 мл 0,1 моль/л раствора с дистиллированной водой. В качестве минерализатора использовали 5 мл 10 моль/л раствора NaOH c дистилированной водой. Процесс гидротемального синтеза проходил в стальном автоклаве с тефлоновым вкладышем объемом 25 мл при температуре от 110 до 160 0С с шагом 10 0С.
В результате проведенного исследования установлено, что вне зависимости от используемого стартового материала, полученные частицы при температуре от 110 0С – 120 0С являются c – ZrO2 размером от 5 до 15 нм. Дальнейшее увеличение температуры приводит к увеличению среднего размера частиц, преодоление критического размера в 10 – 20 нм и как следствие переход в m – ZrO2. Все образцы сохраняют фазовую стабильность при термическом отжиге до 600 0С после чего происходит активация процессов роста и спекания частиц и фазовый переход по типу c → m – ZrO2.
| Section | Energy and materials science (Section 2) |
|---|
