Гидротермальный синтез нанодисперсной «железной слюдки» из желтого железоокисного пигмента

Дмитрий Анатольевич Жеребцов
Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76

Вадим Шафикович Мирасов
Производственное отделение «Челябинские городские электрические сети» филиала ОАО «Межрегиональная распределительная сетевая компания Урала» – «Челябэнерго». 454091, г. Челябинск, ул. III Интернационала, 114

Дмитрий Георгиевич Клещев
Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76

Лилия Наильевна Зарипова
Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76


Аннотация


Изучено влияние температуры предварительной термообработки на воздухе желтого железоокисного пигмента (фаза a-FeОOН) в интервале температур t от 150 до 200 °С на дисперсный состав «железной слюдки» (фаза a-Fe2O3 с пластинчатой формой кристаллов), которая образуется при гидротермальной обработке (230±5 °С) образцов желтого железоокисного пигмента в водном растворе гидроксида калия с концентрацией 3,5 моль/л. Установлено, что с увеличением температуры предварительной термообработки от 150 до 200 °С размер областей когерентного рассеяния, рассчитанный из данных рентгенофазового анализа и средний размер кристаллов d «железной слюдки» (в плоскости пластины), наблюдаемый с помощью растрового электронного микроскопа, уменьшаются по сравнению с образцами, не прошедшими предварительную термообработку, соответственно в ~ 2 и ~ 20 раз. Существенное изменение формы кристаллов исходной (a-FeOОН – игольчатая форма кристаллов) и образующейся фаз
(a-Fe2O3 – пластинчатая форма кристаллов) при фазовом превращении свидетельствует о том, что превращение a-FeOОН ® a-Fe2O3 протекает по механизму «растворение – осаждение» путем растворения кристаллов неравновесной в данных термодинамических условиях фазы (a-FeOОН), образования зародышей и роста кристаллов равновесной фазы (a-Fe2O3). Сделан вывод об образовании зародышей a-Fe2O3 на поверхности кристаллов желтого железоокисного пигмента в процессе предварительной термообработки. Количество образовавшихся зародышей тем больше, чем выше температура t и продолжительность t предварительной термообработки. Эти параметры (t и t) позволяют целенаправленно варьировать количество зародышей α-Fe2O3 и, как следствие, дисперсный состав «железной слюдки».

Ключевые слова


«железная слюдка»; гетит; гидротермальная обработка

Полный текст:

PDF

Литература


Наноматериалы. Классификация, особенности свойств, применение и технологии получения / Б.М. Балоян, А.Г. Колмаков, М.И. Алымов, А.М. Кротов. – М.: АгроПрессДизайн, 2007. – 102 с.

Алымов, М.И. Методы получения и физико-механические свойства объемных нанокристаллических материалов / М.И. Алымов, В.А. Зеленский. – М.: МИФИ, 2005. – 52 с.

Cornell, R.M. The iron oxides. Structure, properties, reactions, occurrences and uses / R.M. Cornell, U. Schwertmann. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003. – 694 p.

Яковлев, А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий / А.Д. Яковлев. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008. – 448 с.

Magnetic nanocomposites for sorbents and glue layers / K. Kekalo, V. Agabekov, G. Zhavnerko // J. Magn. Mag. Mat. – 2007. – V. 311, Is. 1. – P. 63–67. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.10.1159.

Некоторые аспекты выбора состава железооксидных каталитических систем для дегидрирования углеводородов / А.А. Емекеев, О.И. Ахмеров, Г.И. Федоров, Х.Э. Харлампиди // Вестник Казанского технологического университета. – 2008. – № 2. – С. 61–63.

Byrappa, K. Hydrothermal technology for nanotechnology / K. Byrappa, T. Adschiri // Progress in Crystal Growth and Characterization of Material. – 2007. – V. 53, № 2. – P. 117–120.

Клещев, Д.Г. Получение нанокристаллических оксидов Ti, Mn, Co, Fe и Zn в водных растворах при термообработке / Д.Г. Клещев // Неорганические материалы. – 2005. – Т. 41, № 1. – С. 46–53.

Гидpотеpмальный синтез нанокpисталлического анатаза из водных раствоpов сульфата титанила для фотокаталитических пpименений / В.Д. Максимов, А.С. Шапорев, В.К. Иванов и др. // Химическая технология. – 2009. – Т. 10, № 2. – С. 70–75.

Зима, Т.М. Гидротермальный синтез наноструктурированного материала на основе TiO2 в присутствии хитозана / Т.М. Зима, Н.И. Бакланова, А.В. Уткин // Неорганические материалы. – 2012. – Т. 48, № 8. – С. 935–940.

Гидротермально-микроволновой и гидротермально-ультразвуковой синтез нанокристаллических диоксидов титана, циркония, гафния / П.Е. Мескин, А.И. Гаврилов, В.Д. Максимов и др. // Журнал неорганической химии. – 2007. – Т. 52, № 11. – С. 1755–1764.

Гидротермально-микроволновой синтез нанокристаллического диоксида церия, допированного гадолинием, в присутствии гексаметилентетрамина / Е.А. Долгополова, О.С. Иванова, В.К. Иванов и др. // Журнал неорганической химии. – 2012. – Т. 57, № 10. – С. 1387–1390.

Максимов, В.Д. Синтез высокодисперсных порошков цирконата и гафната бария гидротермально-микроволновым методом / В.Д. Максимов, П.Е. Мескин, Б.Р. Чурагулов // Неорганические материалы. – 2007. – Т. 43, № 9. – С. 1102–1108.

Максимов, В.Д. Гидротермально-микроволновой синтез высокодисперсных порошков простых и сложных оксидов циркония и гафния / В.Д. Максимов, П.Е. Мескин, Б.Р. Чурагулов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2008. – № 2. – С. 76–82.

Толчев, А.В. Кристаллохимический аспект фазообразования в системе α-FeOOH – H2O – NaOH / А.В. Толчев, Р.Р. Багаутдинова, Д.Г. Клещев // Журнал прикладной химии. – 2001. – Т. 74, № 3. – С. 353–356.

Толчев, А.В. Гидротермальный синтез антикоррозионного пигмента «железная слюдка». / А.В. Толчев, Р.Р. Багаутдинова, Д.Г. Клещев // Лакокрасочные материалы и их применение. – 2001. – № 1. – С. 13–15.

Гидротермальный метод получения нанодисперсной «железной слюдки» / В.Ш. Мирасов, Д.А. Жеребцов, Д.Г. Клещев, Г.Г. Михайлов // Известия вузов. Серия «Химия и химическая технология». – 2014. – Т. 57, № 2. – С. 33–38.

Гидротермальный синтез нанодисперсного α-Fe2O3 с пластинчатой формой кристаллов / В.Ш. Мирасов, Д.А. Жеребцов, Д.Г. Клещев и др. // Журнал неорганической химии. – 2014. – Т. 59, № 6. – С. 1–8. DOI: 10.7868/S0044457X14060142.

A kinetic study of the thermal decomposition of iron(III) hydroxide oxides. Part 1. α-FeOOH in banded iron formations / N. Koga, Sh. Takamoto, S. Okada, H. Tanaka // Thermochimica Acta. – 1995. – V. 254, № 1. – P. 193–206.

Современная кристаллография (в четырех томах). Т. 3. Образование кристаллов / А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов, Х.С. Багдасаров и др. – М.: Наука, 1980. – 408 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/chem190205

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.