Управляемый синтез новых модификаций пентаоксидов Nb(Ta), бинарных и тройных оксидных фаз с использованием маловодных гидроксидов Nb(Ta) в качестве прекурсоров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат химических наук Никишина, Елена Евгеньевна

• Никишина, Елена Евгеньевна
• кандидат химических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат химических наук Никишина, Елена Евгеньевна

Сокращения, обозначения и термины.

Введение.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.<

1. Структура и физические свойства магнониобата свинца.

2. Способы получения поликристаллического магнониобата свинца (PMN).

3. Гидроксиды ниобия и тантала.

4. Пентаоксиды ниобия и тантала.

5. Ионообменные свойства маловодных гидроксидов ниобия и тантала.

Постановка задачи исследования.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

6. Материалы и реактивы. Методы исследования и аналитический контроль.

6.1. Исходные материалы и реактивы.

6.2. Методы исследования и аналитический контроль.

6.3. Исследование сорбционных свойств маловодных гидроксидов ниобия и тантала .].

7. Синтез, изучение состава и свойств маловодных гидроксидов ниобия и тантала и продуктов их термического превращения.

7.1. Синтез маловодных гидроксидов ниобия и тантала.

7.2. Изучение термических свойств маловодных гидроксидов ниобия и тантала.

7.3. Рентгенофазовый анализ маловодных гидроксидов ниобия и тантала и продуктов их термолиза.

7.4. ИК-спектроскопическое исследование маловодных гидроксидов ниобия и тантала.

7.5. Расчет формульного состава маловодных гидроксидах ниобия и тантала M0x(0H)y(H20)z (М= Nb, Та).

7.6. Обсуждение результатов.

8. Синтез новых фаз пентаоксидов ниобия и тантала при высоком давлении.

8.1. Синтез новых фаз пентаоксида ниобия при высоком давлении.

8.2. Синтез новых фаз пентаоксида тантала при высоком давлении.

8.3. Обсуждение результатов.

9. Исследование сорбционных свойств маловодных гидроксидов ниобия и тантала.

9.1. Поведение катионов магния и свинца в водных растворах.

9.2. Сорбция маловодными гидроксидами ниобия и тантала катионов магния и свинца из ацетатных растворов.

9.3. Обсуждение результатов.

10. Синтез магнониобата свинца.

10.1. Исследование совместной сорбции катионов магния и свинца маловодным гидроксидом ниобия.

10.2. Получение магнониобата свинца.

10.3. Технологическая схема управляемого синтеза магнониобата свинца со структурой типа перовскита.

10.4. Обсуждение результатов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управляемый синтез новых модификаций пентаоксидов Nb(Ta), бинарных и тройных оксидных фаз с использованием маловодных гидроксидов Nb(Ta) в качестве прекурсоров»

Современная промышленность предъявляет возросшие требования к расширению номенклатуры материалов с заданным набором свойств и качеств и усовершенствованию технологических процессов их получения.

В настоящее время хорошо просматриваемую перспективу практического использования имеют сложные оксиды ниобия и тантала. Им свойственно нарушение стехиометрии, приводящее к появлению разнообразных дефектов кристаллической решетки, оказывающих существенное влияние на сегнетоэлектрические, электрооптические и нелинейные свойства [1].

Одной из важнейших задач химии и физики твердого тела является получение и изучение структуры и свойств новых сегнетоэлектриков кислородно-октаэдрического типа, кристаллизующихся в структурном семейсте перовскита. От эффективности исследовательских работ в этом направлении зависят успехи в решении ряда проблем сегнетоэлектричества, а также развитие тесно связанных с ними важнейших направлений техники (квантовой радиоэлектроники, микроэлектроники, пьезотехники и т.д.).

В начале 60-х годов двадцатого века авторами [2] показана возможность получения кислородных соединений сложного состава со структурой типа перовскита рьв2+]/зв5+2/зоз в решетке которых в В-положениях находятся катионы металлов с различными формальными степенями окисления. К этому классу относятся кадмий-, кобальт-, никель-, цинко- и магнониобат свинца. Внимание материаловедов привлек магнониобат свинца PbMgi/3Nb2/303, проявляющий ряд особых диэлектрических свойств [3-5]: диффузионное фазовое превращение, в результате которого в точке Кюри проявляется очень высокий и широкий диэлектрический максимум;

- зависимость диэлектрической проницаемости от частоты ("релаксационный" эффект);

- сильное старение диэлектрических свойств.

Существует ряд методов получения материалов на основе магнониобата свинца, основным из которых является керамический синтез. Керамику получают методами твердофазного синтеза, при этом его температура определяется состоянием исходных веществ-прекурсоров. Изменяя размер зерен или используя аморфные формы прекурсоров, удается существенно снизить температуру синтеза. Масштаб применения магнониобата свинца сдерживается отсутствием воспроизводимой технологии получения продукта с фиксированным составом и необходимым набором свойств, так как низкое качество керамических образцов не дает возможности убедительно показать наличие у них особых диэлектрических свойств, определить их характер и корректно определить температурный интервал сегнетоэлектрического фазового перехода.

Целью работы является разработка физико-химических основ и методов контролируемого синтеза индивидуальных, бинарных и тройных оксидных фаз на основе ниобия (тантала), характеризующихся высокой фазовой однородностью и обладающих важными потребительскими свойствами и качествами. Основная идея работы состоит в использовании маловодных гидроксидов ниобия и тантала общей формулы М0х(0Н)у'шН2О (M=Nb, Та) в качестве прекурсоров в процессах управляемого синтеза указанных объектов.

Достижение указанной цели включает в себя решение следующих задач: разработку метода управляемого (по содержанию пентаоксидов) синтеза маловодных гидроксидов ниобия и тантала общей формулы MOo,5+2,o(OH)i+4-mH20 (M=Nb, Та) и исследование их физико-химических свойств; исследование фазового состава продуктов их термического разложения, в том числе получение новых фаз пентаоксидов ниобия и тантала при высоком давлении; изучение процессов сорбции катионов магния и свинца маловодным гидроксидами ниобия и тантала с целью выявления возможности использования сорбционных процессов для получения материалов с повышенной степенью фазовой и химической однородности; разработку вариантов метода управляемого синтеза ниобата магния и магнониобата свинца на основе сорбционных свойств маловодного гидроксида ниобия с целью снижения температуры и времени синтеза и получения однофазных продуктов стехиометрического состава.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР