37
образовывать более или менее устойчивые комплексы. Синтез сложного
оксида по глицин-нитратной технологии проводят следующим образом.
Растворы нитратов металлов, взятые в стехиометрических количествах,
необходимых для синтеза сложного оксида или
твердого раствора на его
основе, смешивают с глицином. Смесь упаривают. После испарения избытка
воды реакционная смесь переходит в гомогенную сиропообразную жидкость.
При дальнейшем нагревании смесь самовоспламеняется, в процессе горения
происходит формирование частиц оксида. Самовоспламенение происходит
при температурах Т
с
от 150 до 900
0
С, при этом значение Т
с
зависит от состава
синтезируемого оксида. Реакция протекает быстро и очень бурно. Процесс
идет в самоподдерживающемся режиме и завершается, когда топливо
полностью заканчивается. Температура пламени варьируется между 1100 и
1450
0
С в зависимости от глицин-нитратного соотношения.
Полученный
рыхлый и очень легкий «пепел» содержит продукт реакции, не
прореагировавшие простые оксиды, сажу. Газообразными продуктами
реакции являются углекислый газ, азот и пары воды.
Большое количество газов,
выделяющееся при реакции, приводит к
диспергированию твердого продукта, в результате чего возможно получение
последнего размером частиц порядка десятков-сотен нм. Наиболее мелкие
частицы получается при избытке глицина (в 1,25 – 1,6) раз по сравнению со
стехиометрическим. Именно в этом случае реакция идет в режиме
самораспространяющегося высокотемпературного синтеза,
температура
пламени достигает наиболее высоких значений, а время синтеза резко
сокращается.
Глицин, помимо того, что является топливом,
также взаимодействует с
ионами металлов в растворе, включая их в свою структуру, что повышает
растворимость нитратов и предотвращает выпадение осадков при испарении
воды. Также он способствует одновременному формированию оксидов
металлов в
едином температурном интервале, в результате чего реакция
формирования сложного оксида протекает в области температур распада
38
реакционной смеси. Из-за малых размеров частиц оксидов время совместной
диффузии резко сокращается. Этому также способствует высокая
температура в зоне реакции.
В литературе имеется десятки статей по глицин-нитратному синтезу
хромитов, кобальтитов, ферритов, галлатов, купритов,
манганитов и других
сложных оксидов, а также твердых растворов на их основе.
Например, синтез допированного галлата лантана состава LaCo
1-x
Ga
x
O
3
,
с х=0,025, 0,05, 0,075, 0,1 проводили по реакции:
La(NO
3
)
3
+ (1-x) Co(NO
3
)
2
+ x Ga(NO
3
)
3
+ 6 NH
2
CH
2
COOH =
LaCo
1-x
Ga
x
O
3
+
2
11
x
+
N
2
+ 12CO
2
+ 15H
2
O
(23)
«Пепел», полученный после самовоспламенения, отжигали при
температурах 650 – 1200
0
С с промежуточными перетираниями, в результате
чего получался мелкодисперсный допированный галлат лантана с удельной
поверхностью 20 м
2
/г. Глицин-нитратный метод позволил получить
значительно снизить
температуру и время отжига, необходимые для
получения конечного продукта, по сравнению с керамическим методом.
Глицин-нитратный методом также синтезирован алюмоиттриевый
гранат Y
3
Al
5
O
12
, микрофотография которого представлена на рис. 9.
39
Рис. 9. Нанопорошок ИАГ, полученный глицин-нитратным методом.
Достарыңызбен бөлісу: