1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 6, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 6, стр. 597-602

Образование наночастиц диборида тантала при взаимодействии аморфного бора с танталом в ионных расплавах

А. А. Винокуров 1, Д. Ю. Ковалев 2, Г. Р. Нигматуллина 2, И. И. Коробов 1, Н. Н. Дремова 1, Г. В. Калинников 1, А. В. Иванов 1, С. П. Шилкин 1, *

1 Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
142432 Московская обл., Черноголовка, пр. Академика Семенова, 1, Россия

2 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им А.Г. Мержанова Российской академии наук
142432 Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8, Россия

* E-mail: ssp@icp.ac.ru

Поступила в редакцию 20.12.2022
После доработки 06.03.2023
Принята к публикации 10.03.2023

Аннотация

Исследовано взаимодействие активированного механохимическим способом порошка тантала с аморфным бором, взятых в мольном соотношении 1 : 2, в ионных расплавах солей различного состава при температурах 1023 и 1073 K в атмосфере аргона. Показано, что применение ионных расплавов позволяет получать близкие к сферическим частицы TaB2 (пр. гр. P6/mmm) со средним диаметром ~70 нм, с параметрами элементарной ячейки a = 0.3077–0.3090 нм и с = 0.3227–0.3245 нм.

Ключевые слова: диборид тантала, наночастица, механохимическая активация, гидридное диспергирование, тантал, аморфный бор, ионный расплав, реактор-автоклав

Список литературы

  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

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал