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

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 6, стр. 672-676

Влияние соотношения SiO2/GeO2 на характеристики пористых материалов на основе боросиликатных стекол

О. Н. Королева 1, 2, Н. М. Коробатова 1, *, Р. С. Морозов 3

1 Институт минералогии Южно-Уральского федерального научного центра минералогии и геоэкологии УрО Российской академии наук
456317 Челябинская обл., Миасс, территория Ильменский заповедник, Россия

2 Южно-Уральский государственный университет
454080 Челябинск, пр. Ленина, 76, Россия

3 Научно-образовательный центр “Нанотехнологии” Южно-Уральского государственного университета
454080 Челябинск, пр. Ленина, 76, Россия

* E-mail: n.korobatova@yandex.ru

Поступила в редакцию 19.01.2023
После доработки 15.03.2023
Принята к публикации 16.03.2023

Аннотация

Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота определены характеристики пористых материалов, полученных из стекол системы Na2O–B2O3–SiO2–GeO2. Показано, что при замещении кремния на германий наблюдается увеличение объема пор в изученных стеклах вплоть до состава с соотношением SiO2/GeO2, равным 0.5. Пористое стекло этого состава характеризуется наибольшими удельной поверхностью, объемами микро- и мезопор. Кроме того, мы предположили, что изменение пористых характеристик стекла в случае полного замещения кремния на германий связано со структурными особенностями борогерманатной сетки, обусловленными разрывом связей B–O–B с образованием немостиковых атомов кислорода.

Ключевые слова: пористые стекла, характеристики пористых материалов, щелочные борогерманосиликатные стекла

Список литературы

  1. Zhu B., Zhang Z., Zhang W., Wu Y., Zhang J., Imran Z., Zhang D. Synthesis and Applications of Porous Glass // J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.). 2019. V. 24. № 6. P. 681–698. https://doi.org/10.1007/s12204-019-2131-1

  2. Kumar A., Sudipta Murugavel S. Influence of Textural Characteristics on Biomineralization Behavior of Mesoporous SiO2–P2O5–CaO Bioactive Glass and Glass-ceramics // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 242. P. 122511. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.122511

  3. Firuzeh M., Labbaf S., Sabouri Z. A Facile Synthesis of Mono-dispersed, Spherical and Mesoporous Bioactive Glass Nanoparticles for Biomedical Applications // J. Non-Cryst. Solids. 2021. V. 554. P. 120598. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120598

  4. Burunkova J.A., Alkhalil G., Veniaminov A.V., Csarnovics I., Molnar S., Kokenyesi S. Arsenic Trisulfide-Doped Silica-Based Porous Glass // Opt. Laser Tech. 2022. V. 147. P. 107658. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107658

  5. Ibrahim M.H., Mustaffar M.I., Ismail S.A., Ismail A.N. A Review of Porous Glass-Ceramic Production Process, Properties and Applications // J. Phys. Conf. Ser. 2022. V. 2169. № 1. P. 012042. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2169/1/012042

  6. Милинский А.Ю., Барышников С.В., Чернечкин И.А. Диэлектрические и тепловые свойства нанокомпозита нитрат цезия – пористое стекло // Изв. вузов. Физика. 2022. Т. 65. № 9. С. 15–19.

  7. Фиронов Я.С., Мельников И.В., Надеждин Е.Р., Токарев В.Н. Лазерное сверление пористой алюмосиликатной керамики // Стекло и керамика. 2021. № 1. С. 28–35.

  8. Macedo P.B., Litovitz T.A. Method of Producing Optical Wave Guide Fibers^ Патент USA № 3,938,974. 462,481. Заяв. от 22.04.1974, 1976.

  9. Morimoto S. Porous Glass: Preparation and Properties // Key Eng. Mater. 1995. V. 115. P. 147–158. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.115.147

  10. Антропова Т.В., Калинина С.В., Костырева Т.Г., Дроздова И.А., Анфимова И.Н. Особенности процесса получения и структура пористых мембран на основе двухфазных фтор- и фосфорсодержащих натриевоборосиликатных стекол // Физика и химия стекла. 2015. Т. 44. № 1. С. 25–41.

  11. Евстрапов А.А., Есикова Н.А., Антропова Т.В. Исследование пористых стекол методами оптической спектроскопии // Опт. журн. 2008. Т. 74. № 4. С. 71–77.

  12. Крейсберг В.А., Антропова Т.В., Калинина С.В. Формирование микро- и мезопористой подструктур в процессе выщелачивания двухфазного щелочно-боросиликатного стекла // Физика и химия стекла. 2014. Т. 40. № 3. С. 508–513.

  13. Ertuş E.B., Vakifahmetoglu C., Öztürk A. Production and Properties of Phase Separated Porous Glass // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 4. P. 4947–4951. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.10.232

  14. Janowski F., Enke D. Porous Glasses // Handbook of Porous Solids. 2002. P. 1432–1542.

  15. Гавронская Ю.Ю., Пак В.Н. Наноструктурированные материалы на основе пористого стекла // Фундаментальные исследования. 2015. Т. 2. № 2. С. 261–266.

  16. Rysiakiewicz-Pasek E. et al. An Insight into Inorganic Glasses and Functional Porous Glass-based Nanocomposites // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 243. P. 122585. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.122585

  17. Мазурин О.В., Роскова Г.П., Аверьянов В.И., Антропова Т.В. Двухфазные стекла: структура, свойства, применение. Л.: Наука, 1991. 275 с.

  18. Роусон Г. Неорганические стеклообразующие системы. М.: Мир, 1970. 312 с.

  19. Власов А.Г., Флоринская В.А. Инфракрасные спектры неорганических стекол и кристаллов. М.: Химия, 1972. 304 с.

  20. Koroleva O.N., Ivanova T.N. Raman Spectroscopy of the Structures of Li2O-SiO2 and Li2O-GeO2 Melts // Russ. Metall. (Metally). 2014. V. 2014. № 2. P. 140–146. https://doi.org/10.1134/S0036029514020098

  21. Korobatova N.M., Koroleva O.N. Structural Variations of Germanosilicate Glasses with Change in Modifier Cation Type or Ge/Si Ratio // Spectrochim. Acta, Part A. 2020. V. 237. P. 118361. https://doi.org/10.1016/j.saa.2020.118361

  22. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование. М.: Наука, 1990. 279 с.

  23. Yiannopoulos Y., Varsamis C., Kamitsos E. Medium Range Order in Glass and the 'Germanate Anomaly’ Effect // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 359. P. 246. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(02)00668-1

  24. Tsu R. Structural Characterization of Amorphous Silicion and Germanium // Sol. Cells. 1987. V. 21. P. 19–24.

  25. Chambouleyron I., Comedi D., Sujan G.K. Amorphous Silicon and Germanium // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. N.Y.: Elsevier, 2016. P. 24.

  26. Thommes M. et al. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. P. 1051–1069.

  27. ASAP 2020 Accelerated Surface Area and Porosimetry System Operator’s Manual (V4.01. 202-42801-01). 2011. 552 p.

  28. Korobatova N.M., Koroleva O.N. Effect of the SiO2/GeO2 Ratio in the Na2O–B2O3–SiO2–GeO2 System on the Characteristics of Porous Glasses // Materialia. 2023. V. 27 P. 101669. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2022.101669

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал