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

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 6, стр. 654-661

Золь–гель-синтез и исследование влияния добавок Y2O3 и Eu2O3 на формирование алюмомагнезиальной шпинели

Ф. Г. Хомидов 1, *, З. Р. Кадырова 1, Х. Л. Усманов 1, Ш. М. Ниязова 1

1 Институт общей и неорганической химии Академии наук Республики Узбекистан
100170 Ташкент, ул. Мирзо Улугбек, 77А, Узбекистан

* E-mail: faha0101@mail.ru

Поступила в редакцию 06.11.2022
После доработки 20.04.2023
Принята к публикации 05.05.2023

Аннотация

Синтезирована алюмомагнезиальная шпинель с использованием золь–гель-метода. Изучено влияние оксидов европия и иттрия на синтез и кинетику формирования алюмомагнезиальной шпинели при термической обработке в интервале температур 500–1000°C. Методами рентгенофазового и химического анализов установлено, что формирование алюмомагнезиальной шпинели происходит при температуре 1000°C и выдержке 240 мин ксерогеля, полученного на основе смеси соединений Al(NO3)3 + Mg(NO3)2 при соотношении 2 : 1 соответственно. Полученный продукт содержит примесь несвязанного MgO. Добавка минерализующего оксида Eu2O3 в количестве 1.5 мас. % от общей массы исходной смеси при выдержке 240 мин снижает температуру максимального формирования шпинели до 900°C. В случае Y2O3 для максимального формирования шпинели при этой же температуре требуется добавка в количестве 3 мас. %.

Ключевые слова: фазообразование, гомогенизация, обжиг, минерализующие добавки, ускорение реакций

Список литературы

  1. Ćirić A., Ristić Z., Periša J., Antić Ž., Dramićanin M.D. MgAl2O4:Cr3+ Luminescence Thermometry Probe in the Physiological Temperatures Range // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 19. P. 27151–27156. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.131

  2. Ganesh I. A Review on Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel: Synthesis, Processing and Applications // Int. Mater. Rev. 2013. V. 58. № 2. P. 63–112. https://doi.org/10.1179/1743280412Y.0000000001

  3. Wang C., Zhao Z. Transparent MgAl2O4 Ceramic Produced by Spark Plasma Sintering // Scr. Mater. 2009. V. 61. P. 193–196. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2009.03.039

  4. Kolesnikov I.E., Golyeva E.V., Kurochkin A.V., Mikhailov M.D. Structural and Luminescence Properties of MgAl2O4:Eu3+ Nanopowders // J. Alloys Compd. 2016. V. 654. P. 32–38. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.122

  5. Balabanov S.S., Yavetskiy R.P., Belyaeva A.V., Gavrishchuk E.M., Drobotenko V.V., Evdokimov I.I., Novikova A.V., Palashov O.V., Permin D.A., Pimenov V.G. Fabrication of Transparent MgAl2O4 Ceramics by Hot-Pressing of Sol-Gel-Derived Nanopowders // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 10. P. 133661–13371. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.07.123

  6. Knyazeva S.S., Chernorukov N.G., Smirnova N.N., Knyazev A.V., Korokin V.Zh., Baidakov K.V. Low-Temperature Studies of Spinel // Physics Days 2015. Helsinki, Finland. 2015. P. 137–139.

  7. Хомидов Ф.Г., Кадырова З.Р., Усманов Х.Л., Ниязова Ш.М., Сабиров Б.Т. Особенности синтеза алюмомагнезиальной шпинели золь–гель-методом // Стекло и керамика. 2021. № 6. С. 48–52.

  8. Zhang X. Hydrothermal Synthesis and Catalytic Performance of High-Surface-Area Mesoporous Nanocrystallite MgAl2O4 as Catalyst Support // Mater. Chem. Phys. 2009. V. 116. P. 4154. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.04.012

  9. Sanjabi S., Obeydavi A. Synthesis and Characterization of Nanocrystalline MgAl2O4 Spinel via Modified Sol–Gel-Method // J. Alloys Compd. 2015. V. 645. P. 535–541. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.05.107

  10. Wang C.T., Lin L.S., Yang S.J. Preparation of MgAl2O4 Spinel Powders via Freeze-Drying of Alkoxide Precursors // J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. P. 2240–2243. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1992.tb04490.x

  11. Чижиков А.П., Константинов А.С., Бажин П.М. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез керамического материала на основе алюмомагниевой шпинели и диборида титана // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 8. С. 1002–1008. https://doi.org/10.31857/S0044457X21080031

  12. Raghu R., Nampoothiri J., Kumar T.S. In-Situ Generation of MgAl2O4 Particles in Al-Mg Alloy Using H3BO3 Addition for Grain Refinement Under Ultrasonic Treatment // Measurement. 2018. V. 129. P. 389–394. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.07.056

  13. Ianoş R., Lazău I., Păcurariu C., Barvinschi P. Solution Combustion Synthesis of MgAl2O4 Using Fuel Mixtures // Mater. Res. Bull. 2008. V. 43. P. 3408–3415. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2008.02.003

  14. Shahbazi H., Tataei M. A Novel Technique of Gel-Casting for Producing Dense Ceramics of Spinel (MgAl2O4) // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 8727–8733. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.196

  15. Adison S., Sirithan J., Supatra J., Karn S. Synthesis and Sintering of Magnesium Aluminate Spinel Nanopowders Prepared by Precipitation Method using Ammonium Hydrogen Carbonate as a Precipitant // Key Eng. Mater. 2016. V. 690. P. 224–229. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.690.224

  16. Страумал Е.А., Гожикова И.О., Котцов С.Ю., Лермонтов С.А. Влияние концентрации золя на основные характеристики аэрогелей оксида алюминия // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 10. С. 1485–1491. https://doi.org/10.31857/S0044457X22100208

  17. Zarazúa V.L., Téllez J.L., Vargas B.N. Synthesis of Magnesium Aluminate Spinel Nanopowder by Sol–Gel and Low-Temperature Processing // J. Sol–Gel Sci. Technol. 2018. V. 85. P. 110–120. https://doi.org/10.1007/s10971-017-4526-5

  18. Морозова Л.В. Синтез нанокристаллических порошков в системе CеO2〈ZrO2〉–Al2O3 цитратным золь–гель-методом // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 163–172.https://doi.org/10.31857/S0002337X21020093

  19. Hoa B.T., Phuc L.H., Hien N.Q. et al. Synthesis of Silver-Containing Bioactive Glass Material by an Improved Sol–Gel Method // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. (Suppl 1). P. 63–70. https://doi.org/10.1134/S003602362260160X

  20. Бюхель Г., Гирш Д., Бур А. Шпинельные алюмомагниевые материалы для стойких футеровок сталеразливочных ковшей // Новые огнеупоры. 2009. № 4. С. 117‒123.

  21. Кащеев И.Д., Каменских В.А., Земляной К.Г. Синтез шпинели из каустического магнезита и пыли производства глинозема // Огнеупоры и техническая керамика. 2003. № 8. С. 17–21.

  22. Кащеев И.Д., Земляной К.Г. Производство шпинели // Новые огнеупоры. 2017. № 3. С. 127–133. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-127-133

  23. Kim T., Kim D., Kang Sh. Effect of Additives on the Sintering of MgAl2O4 // J. Alloys Compd. 2014. V. 587. P. 594‒599. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.10.250

  24. X-Ray ASTM Standards Part 17. “Refractories, Glass, Ceramic Materials, Carbon and Graphite Products”. ASTM. Philadelphia. 2005. P. 7–9, 51–61.

  25. Косенко Н.Ф., Филатова Н.В., Родионова В.И., Егорова А.А. Твердофазный синтез цинковой шпинели // Научные труды SWORLD. 2017. № 3. С. 35–39.

  26. Titov D.D., Shcherbakova G.I., Gumennikova E.A. et al. Effect of the Addition of Sm2O3 on the Sintering of MgAl2O4 from a Preceramic Al, Mg Oligomer // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 1141–1147. https://doi.org/10.1134/S0036023621080295

  27. Щербакова Г.И., Похоренко А.С., Стороженко П.А., Варфоломеев М.С., Драчев А.И., Титов Д.Д., Ашмарин А.А. Zr(Hf)-оксанмагнийоксаналюмоксаны – предшественники модифицированной алюмомагниевой керамики // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 5. С. 547–558. https://doi.org/10.31857/S0044457X22050166

  28. Assih T., Ayral A., Abenoza M., Phalippou J. Raman Study of Alumina Gels // J Mater Sci. 1988. V. 23. P. 3326–3331. https://doi.org/10.1007/BF00551313

  29. Koichumanova K., Sai Sankar Gupta K.B., Lefferts L. An in Situ ATR-IR Spectroscopy Study of Aluminas under Aqueous Phase Reforming Conditions // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 23795–23804. https://doi.org/10.1039/C5CP02168E

  30. Chang T.C., Irish D.E. Raman and Infrared Studies of Hexa-, Tetra-, and Dihydrates of Crystalline Magnesium Nitrate // Can. J. Chem. 1973. V. 51. P. 118–125. https://doi.org/10.1139/v73-017

  31. Al-Abadleh H.A., Grassian V.H. Phase Transitions in Magnesium Nitrate Thin Films: a Transmission FT-IR Study of the Deliquescence and Efflorescence of Nitric Acid Reacted Magnesium Oxide Interfaces // J. Phys. Chem. Bull. 2003. V. 107. P. 10829–10839. https://doi.org/10.1021/jp0275692

  32. Jayarambabu N., Siva Kumari B., Venkateswara Rao K., Prabhu Y. Enhancement of Growth in Maize by Biogenic-Synthesized MgO Nanoparticles // Int. J. Pure Appl. Zool. 2016. V. 4. P. 262–270.

  33. Boumaza A., Favaro L., Lédion J. Transition Alumina Phases Induced by Heat Treatment of Boehmite: an X-ray Diffraction and Infrared Spectroscopy Study // J. Solid. State Chem. 2009. V. 182. P. 1171–1176. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2009.02.006

  34. Chandradass J., Kim K.H. Effect of Precursor Ratios on the Synthesis of MgAl2O4 Nanoparticles by a Reverse Microemulsion Method // J. Ceram. Process. Res. 2010. V. 11. P. 96–99.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал