Formation of Tantalum Diboride Nanoparticles upon Reaction of Amorphous Boron with Tantalum in Ionic Melts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have studied reaction between mechanochemically activated tantalum powder and amorphous boron in the molar ratio 1 : 2 in ionic melts of salts with various compositions at temperatures of 1023 and 1073 K in an argon atmosphere. The results demonstrate that the use of the ionic melts allows one to obtain nearly spherical TaB2 particles (sp. gr. P6/mmm) ~70 nm in average diameter, with unit-cell parameters a = 0.3077–0.3090 nm and с = 0.3227–0.3245 nm.

About the authors

A. A. Vinokurov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ssp@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

D. Yu. Kovalev

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science of the Russian Academy of Sciences (ISMAN)

Email: vadchenko@ism.ac.ru
Russian Federation, 142432, Moscow Region, Chernogolovka

G. R. Nigmatullina

Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: enigma@ism.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

I. I. Korobov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ssp@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

N. N. Dremova

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences (FRC PCPMC RAS)

Email: kresti@icp.ac.ru
142432 Moscow region, Chernogolovka, Russia

G. V. Kalinnikov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ssp@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

A. V. Ivanov

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ssp@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

S. P. Shilkin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ssp@icp.ac.ru
142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

References

  1. Серебрякова Т.И., Неронов В.А., Пешев П.Д. Высокотемпературные бориды. Челябинск: Металлургия, 1991. 368 с.
  2. Carenco S., Portehault D., Boissiere C., Mezailles N., Sanchez C. Nanoscaled Metal Borides and Phosphides: Recent Developments and Perspectives // Chem. Rev. 2013. V. 113. № 10. P. 7981–8065. https://doi.org/10.1021/cr400020d
  3. Demirskyi D., Vasylkiv O. Consolidation and Grain Growth of Tantalum Diboride During Spark Plasma Sintering // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 16396–16400. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.07.059
  4. Sani E., Mercatelli L., Meucci M., Balbo A., Musa C., Licheri R., Orrῠ R., Cao G. Optical Properties of Dense Zirconium and Tantalum Diborides for Solar Thermal Absorbers // Renewable Energy. 2016. V. 91. P. 340–346. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.01.068
  5. Andrievski R.A., Khatchoyan A.V. Nanomaterials in Extreme Environments, Fundamentals and Applications. Berlin: Springer, 2016. 107 p. https://doi.org/10.1007/978 –3–319–25331 –2
  6. Guo W.M., Zeng L.Y., Su G.K., Li H., Lin H.T., Wu S.H. Synthesis of TaB2 Powders by Borothermal Reduction // J. Am. Ceram. Soc. 2017. V. 100. № 6. P. 2368–2372. https://doi.org/10.1111/jace.14824
  7. Peshev P., Leyarovska L., Bliznakov G. On the Borothermic Preparation of Some Vanadium, Niobium and Tantalum Borides // J. Less-Common Met. 1968. V. 15. P. 259–267.
  8. Zoli L., Galizia P., Silvestroni L., Sciti D. Synthesis of Group ‖V and V Metal Diboride Nanocrystals via Borothermal Reduction with Sodium Borohydride // J. Am. Ceram. Soc. 2018. V. 101. P. 2627–2637.https://doi.org/10.1111/jace.15401
  9. You Y., Tan D.W., Guo W.M., Wu S.H., Lin H.T., Luo Z. TaB2 Powders Synthesis by Reduction of Ta2O5 with B4C // Ceram. Int. 2017. V. 43. P. 897–900.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.193
  10. Jalaly M., Gotor F.J. A new Combustion Route for Synthesis of TaB2 Nanoparticles // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 1142–1146.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.10.074
  11. Ma J., Du Y. A Convenient Inorganic Solvent Thermal Route to Nanocrystalline Tantalum Diboride // Chem. Lett. 2008. V. 37. № 5. P. 510–511. https://doi.org/10.1246/cl.2008.510
  12. Palani R. Jothi, Kunio Yubuta, Boniface P.T. Fokwa. A Simple, General Synthetic Route toward Nanoscale Transition Metal Borides // Adv. Mater. 2018. V. 30. № 14. P. 1704181-1–1704181-6. https://doi.org/10.1002/adma.201704181
  13. Макаренко Г.Н., Крушинская Л.А., Тимофеева И.И., Мацера В.Е., Васильковская М.А., Уварова И.В. Особенности формирования диборидов переходных металлов ‖V–V‖ в процессе механохимического синтеза // Порошковая металлургия. 2014. № 9/10. С. 24–32.
  14. Randich E. Low Temperature Chemical Vapor Deposition of TaB2 // Thin Solid Films. 1980. V. 72. P. 517–522.
  15. Rao L., Grillan E.G., Kaner R.B. Rapid Synthesis of Transition – Metal Borides by Solid – State Metathesis // J. Mater. Res. 1995. V. 10. № 2. P. 353–361.
  16. Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах. М.: Наука, 1991. 176 с.
  17. Семененко К.Н., Шилкин С.П., Бурнашева В.В., Коробов И.И., Волкова Л.С., Говоркова Л.В. Взаимодействие сплавов на разрезе CeFe2–LaFe2 с азотом в присутствии водорода // Журн. общ. химии. 1983. Т. 53. Вып. 5. С. 961–966.
  18. Фокин В.Н., Фокина Э.Э., Шилкин С.П. Синтез гидридов некоторых металлов в крупнокристаллическом состоянии // Журн. общ. химии. 1996. Т. 66. Вып. 8. С. 1249–1252.
  19. Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии / Под ред. Киселева А.В. и Древинга В.П. М.: Изд-во МГУ, 1973. 447 с.
  20. Болгар А.С., Блиндер А.В. Термодинамические характеристики диборидов гафния и тантала в широкой области температур // Порошковая металлургия. 1989. № 2. С. 60–64.
  21. Donald R. Burgess, Jr. Thermochemical Data in NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69/ Eds. P.J. Linstrom and W.G. Mallard. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 20899. https://doi.org/10.18434/T4D303
  22. Алешин В.Г., Харламов А.Н., Чудинов М.Г. Изучение поверхностного состояния тугоплавких соединений методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1979. Т. 15. № 4. С. 672–676.
  23. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Бриггса Д. и Сиха М.П. М.: Мир, 1987. 598 с.
  24. Attanassova E., Tyuliev G., Paskoleva A., Spassov D., Kostov K. XPS Study of N2 Annealing Effect on Thermal Ta2O5 Layers on Si // Appl. Surf. Sci. 2004. V. 225. P. 86–99. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2003.09.040
  25. Волкова Л.С., Шульга Ю.М., Шилкин С.П. Синтез наноразмерного диборида титана в расплаве безводного тетраборнокислого натрия // Журн. общ. химии. 2012. Т. 82. Вып. 5. С. 709–712.
  26. Кравченко С.Е., Домашнев И.А., Дремова Н.Н., Винокуров А.А., Шилкин С.П. Синтез наночастиц диборида ванадия взаимодействием аморфного бора с ванадием в ионных расплавах Na2B4O7 и KCl // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 5. С. 481–485. https://doi.org/10.1134/S0002337X19050117
  27. Кравченко С.Е., Винокуров А.А., Дремова Н.Н., Надхина С.Е., Шилкин С.П. Синтез наночастиц диборида ниобия взаимодействием аморфного бора с ниобием в ионных расплавах KCl и Na2B4O7 // Журн. общ. химии. 2021. Т. 91. № 2. С. 326–328.
  28. Кравченко С.Е., Ковалев Д.Ю., Винокуров А.А., Дремова Н.Н., Ивано А.В., Шилкин С.П. Синтез и термоокислительная устойчивость наноразмерного диборида ниобия // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 10. С. 1063–1072.https://doi.org/10.1134/S002016852110006X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (61KB)
Indexing metadata
3.

Download (1015KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Винокуров, Д.Ю. Ковалев, Г.Р. Нигматуллина, И.И. Коробов, Н.Н. Дремова, Г.В. Калинников, А.В. Иванов, С.П. Шилкин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».