Vol 68, No 5 (2023)
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Новый подход к получению LuFeMgO4
Abstract
Предложен новый способ получения LuFeMgO4, основанный на реакции горения гелеобразного прекурсора, приготовленного из нитратов металлов и органического топлива. Исследована возможность получения этого оксида из стехиометрических композиций нитратов металлов с поливиниловым спиртом (ПВС) и глицином. Для рассматриваемых систем выполнена оценка адиабатических температур горения Tad. Продукты горения ПВС- и глицин-нитратных композиций до и после их термической обработки изучены с помощью РФА и ИК-спектроскопии. Установлено, что продукты реакции горения ПВС-нитратной композиции представляют собой рентгеноаморфный порошок, а глицин-нитратной – смесь нанокристаллических оксидов, содержащую 52.5 мас. % LuFeMgO4. По данным РФА и РЭМ, четырехчасовой отжиг этой смеси при 1300°C приводит к получению однофазного порошка LuFeMgO4 со слоистой микроструктурой и размером зерна около 1–2 мкм.
Гидротермальный синтез сульфида серебра
Abstract
Гидротермальным методом при температуре от 373 до 453 K в водных и спиртовых растворах нитрата серебра, сульфида и цитрата натрия, серы и тиокарбамида синтезированы порошки сульфида серебра с субмикро- и микрометровым размером частиц. Кристаллическая структура синтезированных порошков, морфология, состав и размер частиц сульфида серебра проанализированы методами рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионного рентгеновского анализа и газовой адсорбции. Частицы порошков имеют сходную морфологию в виде прямоугольных параллелепипедов и кубов со сглаженными ребрами, размер частиц порошков зависит от условий синтеза и составляет от ~500 до 2000 нм.
Исследование микроструктуры сплава InSb〈Ni, Mn〉
Abstract
Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии исследован сплав InSb + 1 ат. % Ni + 1 ат. % Mn. Установлено наличие фазы Гейслера на основе NiMnSb в виде микровключений на дислокациях InSb. Химический состав микровключений на скоплении дислокаций лежит в интервале от Ni1.1MnSb до Ni1.2MnSb, а на отдельных дислокациях приближается по составу к Ni1.1MnSb. Однако возникающие в процессе синтеза объемные структурные дефекты в виде микропор и упругие деформации вокруг них являются основными проблемами при создании когерентного материала с беспрепятственным движением поляризованных электронов по всему объему.
Na5Rb7Sc2(WO4)9: Yb3+, Er3+: люминесцентные свойства и перспективы использования для бесконтактной термометрии
Abstract
Исследованы спектрально-люминесцентные свойства тригональных твердых растворов Na5Rb7Sc1.95Yb0.05 – xErx(WO4)9 (x = 0.0025–0.0375) и Na5Rb7Sc2 – 5yYb2yEr3y(WO4)9 (y = 0.005–0.015) на основе тройного вольфрамата Na5Rb7Sc2(WO4)9, полученных по керамической технологии. Возбуждение порошков инфракрасным излучением лазерного модуля (λex = 980 нм, Pmax = 45 мВт/мм2) приводит к возникновению яркого свечения зеленого цвета. Наибольшая интенсивность полос в области 515–540 нм (2H11/2 → 4I15/2), 540–575 нм (4S3/2 → 4I15/2) и 645–680 нм (4F9/2 → 4I15/2) наблюдается для образца Na5Rb7Sc1.95Yb0.02Er0.03(WO4)9. Для данного состава изучены мощностные и температурные зависимости оптических характеристик, предложен механизм переноса энергии между оптическими центрами, определены координаты цветности. На основании полученных данных сделан вывод о возможности применения Na5Rb7Sc1.95Yb0.02Er0.03(WO4)9 в качестве материала для бесконтактной люминесцентной термометрии.
Синтез смешанных оксидных систем на основе магния и алюминия методами низкого и высокого насыщения
Abstract
Методами высокого и низкого насыщения синтезированы и проанализированы слоистые двойные гидроксиды магния-алюминия и смешанные оксиды на их основе. Показано, что существенное влияние на фазовый состав и формирование наноразмерных частиц с большой площадью поверхности оказывает скорость введения магний-алюминиевых систем в среду осаждаемого вещества. Все полученные образцы исследованы методами термогравиметрического анализа с масс-спектрометрическим детектированием, рентгеновской дифрактометрии, электронно-растровой микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской и инфракрасной спектроскопии.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Прогнозирование температуры плавления двойных галогенидов
Abstract
Проведено прогнозирование температуры плавления при атмосферном давлении двойных галогенидов состава ABHal3, ABHal4, A2BHal4, A2BHal5 и A3BHal6 (A и B – разные элементы, Hal = F, Cl, Br или I). Для расчетов была применена разработанная авторами система, основанная на использовании методов машинного обучения. Поиск компьютерных моделей был проведен на основе анализа информации об уже известных температурах плавления галогенидов. Для прогнозирования неизвестных значений температуры плавления галогенидов использовали только значения свойств элементов A, B и Hal. Было показано, что применение программ, основанных на методологии ансамблей алгоритмов машинного обучения, позволяет получить наиболее точные оценки температур плавления (средние абсолютные ошибки, определенные методом скользящего контроля, в пределах 29–52 K в зависимости от состава галогенидов и выбранного алгоритма). Коэффициент множественной детерминации для моделей, использованных для прогнозирования, не ниже 0.7.
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оценка величин стандартной теплоемкости кристаллических боратов щелочных металлов
Abstract
Разработана корреляция структура–свойство, позволяющая выбрать оптимальные величины стандартной теплоемкости боратов щелочных металлов, для которых, по данным разных экспериментальных работ и справочных изданий, наблюдаются широкие пределы вариаций. Данная корреляция позволяет проводить оценку стандартной теплоемкости неизученных боратов щелочных металлов с достаточной обоснованностью. Для обеспечения надежности корреляции проведен критический анализ исходных данных, заимствованных из справочных изданий и оригинальных экспериментальных работ. Выполнена собственная обработка экспериментальных измерений теплоемкости и приращения энтальпии для проверки достоверности представленных в литературе величин стандартной теплоемкости боратов щелочных металлов.
Термодинамические характеристики пивалатов щелочных металлов (CH3)3CCOOM (M = Li, Na, K, Rb, Cs)
Abstract
Методами масс-спектрометрии, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии исследованы термодинамические свойства пивалатов щелочных металлов (СН3)3ССOOM, где M = Li, Na, K, Rb, Cs. Установлен конгруэнтный характер сублимации соединений. Насыщенный пар содержит олигомерные формы MnPivn (n = 1–6) с преобладанием димерных и тетрамерных молекул в случае пивалатов Na и K, в случае пивалатов Rb и Cs доминируют мономерные и димерные молекулы. Рассчитано парциальное давление основных компонентов газовой фазы, их зависимость от температуры и стандартные энтальпии сублимации. Определены значения энтальпий диссоциации димерных и тетрамерных молекул. Оценены стандартные энтальпии образования MPiv(тв) и MPiv(г).
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Термодинамическое моделирование процесса синтеза пленок оксидов ванадия и его экспериментальная реализация
Abstract
Проведено термодинамическое моделирование и экспериментальное исследование процесса синтеза пленок оксидов ванадия при разных температурах из прекурсора тетракис-этилметиламинованадий V[NC3H8]4 в присутствии кислорода и атмосфере аргона. При термодинамическом моделировании использовали метод расчета химических равновесий, основанный на минимизации энергии Гиббса системы. В экспериментальной части работы для синтеза пленок применяли методику атомно-слоевого осаждения. Результаты термодинамического моделирования и экспериментальные данные соответствуют друг другу и могут быть использованы для разработки методик синтеза пленочных покрытий на основе оксидов ванадия.
ФИЗИКОХИМИЯ РАСТВОРОВ
Экстракция актинидов и лантанидов(III) из азотнокислых растворов смесями N-(дифенилфосфорил)-N'-пропилмочевин с ω-азотсодержащими радикалами и динонилнафталинсульфокислоты
Abstract
Проведены исследования, связанные с экстракцией ионов урана, тория и лантанидов(III) из азотнокислых сред смесями динонилнафталинсульфокислоты и N-(дифенилфосфорил)-N'-н-пропилмочевин, содержащих в своем составе имидазолильный, диэтиламинный, пирид-2-ил и 2-оксопирролидиновый фрагменты, в органических растворителях. Обнаружен значительный синергетический эффект при экстракции ионов металлов смесями динонилнафталинсульфокислоты и N-(дифенилфосфорил)-N'-[3-(2-оксопирролидино)пропил]мочевины. Установлена стехиометрия извлекаемых комплексов. Оценено влияние строения используемого экстрагента, природы органического разбавителя и содержания HNO3 в водной фазе на эффективность экстракции катионов металлов в органическую среду.
Экстракция РЗЭ(III) смесями 2,4,6-трис(диарилфосфорил)-1,3,5-триазинов и пикролоновой кислоты
Abstract
Обнаружен значительный синергетический эффект при экстракции ионов РЗЭ(III) из хлоридных растворов смесями пикролоновой кислоты и трис(диарилфосфорил)-1,3,5-триазинов в 1,2-дихлорэтане, связанный с образованием гидрофобных смешанолигандных комплексов РЗЭ(III). Определены параметры экстракционного равновесия и стехиометрия образующихся комплексов. Изучено влияние на них состава водной фазы, природы органического растворителя и строения экстрагента. Наибольший синергетический эффект наблюдается в системе с трис(дитолилфосфорил)-1,3,5-триазином.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
Синтез нанокластеров и наночастиц серебра в среде сверхразветвленного полиэфирополиамина, морфология и агрегационные свойства металлополимерного нанокомпозита
Abstract
Разработана методика одностадийного синтеза металлополимерного нанокомпозита на основе наночастиц серебра и сверхразветвленного полиэфира второй псевдогенерации, функционализированного по периферии 3-[(2-аминоэтил)амино]пропионатом. В условиях синтеза в среде H2O или ДМСО сверхразветвленный полиэфир, декорированный этилендиаминовыми фрагментами, может выступать в роли и восстановителя, и стабилизатора наноразмерного состояния серебра. Синтезированный композитный наноматериал представляет собой агрегаты сверхразветвленного полиэфирополиамина, допированные нанокластерами и наночастицами Ag(0) сфероидной симметрии с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой. Гидродинамический диаметр агрегатов и диаметр частиц увеличиваются с ростом мольного соотношения \({{n}_{{{{{\text{A}}{{{\text{g}}}^{{\text{ + }}}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\text{A}}{{{\text{g}}}^{{\text{ + }}}}} {{\text{NHC}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{C}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{N}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}}}} \right.} {{\text{NHC}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{C}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{N}}{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}}}}}}\) и составляют 34–90 и 7–14 нм соответственно.
Разработка метода химического полирования нержавеющей стали марки 08Х18Н10 с помощью наноструктурированной среды
Abstract
Химическая полировка металлов с помощью наноструктурированных сред – обратных микроэмульсий – интересна с точки зрения усовершенствования методики полировки металлов концентрированными кислотами, поскольку в ней достигается существенное уменьшение концентрации травящего реагента (кислоты). Показана возможность применения обратных микроэмульсий в системе додецилсульфат натрия–бутанол-1–керосин–водный раствор соляной кислоты для химической полировки нержавеющей стали марки 08Х18Н10, в рамках которой определены области существования микроэмульсии в рассматриваемой системе и подобраны условия проведения химической полировки нержавеющей стали микроэмульсией додецилсульфата натрия. Выбраны условия очистки поверхности образца нержавеющей стали после химической полировки, при которых происходит наиболее полное удаление компонентов микроэмульсии с поверхности стали, но при этом не происходит изменения микрорельефа поверхности.
ИСТОРИЯ НАУКИ
XII Международное Курнаковское совещание по физико-химическому анализу
Abstract
Приведены сведения о совещаниях и конференциях по физико-химическому анализу, проведенных ранее в СССР и Российской Федерации. Охарактеризована научная деятельность Н.С. Курнакова и его учеников в период работы в Петербургском политехническом университете. Рассмотрены результаты исследований различных неорганических и органических систем, направленных на синтез новых веществ и материалов и новых технологических процессов, выполненных в Российской Федерации и за рубежом в последние годы.