Phase transformations of precursors of oxide systems Al2O3–Zr2–Ln xOy (Ln = La, Ce, Nd, Dy) obtained by electrochemical method

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Показано, что электрохимический синтез предшественников алюмоциркониевых оксидных систем, допированных лантаноидами, может быть реализован в коаксиальном бездиафрагменном электролизере-реакторе с растворимым алюминиевым анодом. Быстрое смешение реагентов за счет турбулентного вихревого движения электролита в результате интенсивного выделения водорода на центральном узкоцилиндрическом электроде позволяет получать предшественники алюмоциркониевых оксидных систем, допированные РЗЭ. Они состоят преимущественно из кристаллических фаз байерита с примесью прочих гидроксидов алюминия (нордстрандита, бемита), при этом соединения других элементов находятся в аморфном состоянии. При нагревании до 1100°C они трансформируются в оксидные системы алюминия и циркония (состоящие из θ-Al2O3, γ-Al2O3 и t-ZrO2). Присутствующие в исследуемых системах атомы РЗЭ – Y, La, Ce, Nd и Dy – стабилизируют t-ZrO2. В случае систем с иттрием и церием также образуются индивидуальные фазы оксидов этих элементов, а у лантансодержащей системы формируется сложный оксид La2Zr2O7, в то время как Nd и Dy занимают позиции в узлах кристаллической решетки, изоморфно замещая Zr4+. На это указывает уширение соответствующих рефлексов рентгеновских дифрактограмм, которое может быть обусловлено и искажениями кристаллической решетки диоксида циркония в результате замещения атомов металла атомами РЗЭ, что вызывает механические микронапряжения микрокристаллов фаз.

About the authors

E. V. Petrova

Kazan National Research Technological University

Email: katrin-vv@mail.ru
K. Marx St., 68, Kazan, 420015 Russia

A. F. Dresvjannikov

Kazan National Research Technological University

Email: katrin-vv@mail.ru
K. Marx St., 68, Kazan, 420015 Russia

L. I. Kashfrazieva

Kazan National Research Technological University

Author for correspondence.
Email: katrin-vv@mail.ru
K. Marx St., 68, Kazan, 420015 Russia

References

  1. Bartolomé J.F., Smirnov A., Kurland H.-D. et al. New ZrO2/Al2O3 nanocomposite fabricated from hybrid nanoparticles prepared by CO2 laser Co-vaporization // Sci. Rep. 2016. Р. 20589. https://doi.org/10.1038/srep20589
  2. Tuan W.H., Chen R.Z., Wang T.C. et al. Mechanical properties of Al2O3/ZrO2 composites // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. № 16. P. 2827–2833. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00043-2
  3. Daguano J.K.M.F., Santos C., Souza R.C. et al. Properties of ZrO2–Al2O3 composite as a func- tion of isothermal holding time // Int J. Refract. Met. Hard Mater. 2007. V. 25. № 5–6. P. 374–379. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2006.12.005
  4. Grabis J., Steins I., Rasmane D. et al. Preparation and characterization of ZrO2–Al2O3 particulate nanocomposites produced by plasma technique // Proc. Est. Acad. Sci. Eng. 2006. V. 12. № 4. P. 349–357. https://doi.org/10.3176/eng.2006.4.03
  5. Malka I.E., Danelska A., Kimmel G. The influence of Al2O3 content on ZrO2–Al2O3 nanocomposite formation – the comparison between sol-gel and microwave hydrothermal methods // Mater. Today: Proc. 2016. V. 3. № 8. P. 2713–2714. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2016.06.018
  6. Renjo M.M., Ćurković L., Grilec K. Erosion resistance of slip cast composite Al2O3–ZrO2 сeramics // Procedia Eng. 2015. V. 100. P. 1133–1140. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.01.476
  7. Gandhi A.S., Jayaram V. Plastically deforming amorphous ZrO2–Al2O3 // Acta Mater. 2003. V. 51. P. 1641–1649. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00566-9
  8. Дудник Е.В., Шевченко А.В., Рубан А.К. и др. Влияние Al2O3 на свойства нанокристаллического порошка ZrO2, содержащего 3 мол.% Y2O3 // Неорган. материалы. 2010. Т. 46. № 2. С. 212–216.
  9. Альмяшева О.В., Гусаров В.В. Образование наночастиц и аморфного оксида алюминия в системе ZrO2–Al2O3–H2O в гидротермальных условиях // Журн. неорган. химии. 2007. Т. 52. № 8. С. 1194–1196.
  10. Альмяшева О.В., Власов Е.А., Хабенский В.Б., Гусаров В.В. Термическая устойчивость и каталитическая активность композита аморфный Al2O3-нанокристаллы ZrO2 // Журн. прикл. химии. 2009. Т. 82. № 2. С. 224–229. https://doi.org/10.1134/S1070427209020104
  11. Петрова Е.В., Дресвянников А.Ф., Хайруллина А.И., Межевич Ж.В. Физико-химические свойства оксида алюминия, синтезированного с использованием электрогенерированных реагентов // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 7. С. 1103–1110. https://doi.org/10.1134/S0044453719070227
  12. Бугаенко Л.Т., Рябых С.М., Бугаенко А.Л. Почти полная система средних ионных кристаллографических радиусов и ее использование для определения потенциалов ионизации // Вестн. МГУ. Сер. 2. Химия. 2008. Т. 49. № 6. С. 363–384.
  13. Smits K., Grigorjeva L., Millers D. et al. Europium doped zirconia luminescence // Opt. Mater. 2010. V. 32. P. 827–831. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2010.03.002
  14. Ninjbadgar T., Garnweitner G., Borger A. et al. Synthesis of luminescent ZrO2: Eu3+ nanoparticles and their holographic sub-micrometer patterning in polymer composites // Adv. Funct. Mater. 2009. V. 19. P. 1819–1825. https://doi.org/10.1002/adfm.200801835
  15. Liu H., Wang L., Chen S. et al. Effect of annealing temperature on luminescence of Eu3+ ions doped nanocrystal zirconia // Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. P. 3872–3876. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.08.009
  16. Gutzov S., Kohls M., Lerch M. The luminescence of Zr–Eu–O–N materials // J. Phys. Chem. Solids. 2000. № 61. P. 1301–1309. https://doi.org/10.1016/S0022-3697(99)00406-0
  17. Дресвянников Ф.Н., Ситников С.Ю., Дресвянников А.Ф. Моделирование процесса конвективного массопереноса в коаксиальном электролизере // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 11–12. С. 54–63.
  18. Попов Ю.А. Основные аспекты современной теории пассивного состояния металлов // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 5. С. 435–451.
  19. Колотыркин Я.М., Попов Ю.А., Алексеев Ю.В. О механизме влияния анионов раствора на кинетику растворения металлов // Электрохимия. 1973. Т. 20. № 9. С. 624–629.
  20. Xu Y., Wang D., Lui H. et al. Optimization of the separation and purification of Al13 // Colloids Surf., A. 2003. V. 231. № 1. Р. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2003.08.021
  21. Самарцев В.М., Караваева А.П., Зарцын И.Д., Маршаков И.К. Отрицательный дифференц- эффект на алюминии в галидсодержащих средах // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 5. С. 774–779.
  22. Шабанова Н.А., Попов В.В., Саркисов П.Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. М.: Академкнига, 2006. 309 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».