Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
СИНТЕЗ ДРУГИХ СЛОЖНЫХ оксидов
В настоящее время известен ряд работ по получение смешанных оксидов твердых растворов и соединенийі основе оксида алюминия, хрома и др. Эти соединен** представляют большой интерес для дальнейшего их * TCZlT" И П0ЛУчения высокоогнеупорной дилере*0; тё?ей ял °И/ерамики- высокотемпературных наполни И' аАсоРбентов и катализаторов.
В [105] исследовался процесс совместной конверсии галогенидов хрома и алюминия в высокочастотной аргон-кислородной плазме В качестве исходного сырья исполь-зовались CrO2Cl2 и AiLl3. Смесь галогенидов подавалась в зону разряда, а продукты выделялись из газового потока на электростатическом фильтре. При совместной конверсии галогенидов алюминия и хрома был обнаружен твердый раствор Cr2O3 в 6-Al2O3. Максимальная растворимость Cr2O3 в 6-Al2O3 составляет 5—6 %. Твердого раствора Al2O3 в (X-Cr2O3 не обнаружено. Аналогичным образом была осуществлена конверсия галогенидов хрома и титана. При конверсии смеси оксигалогенидов хрома и титана растворимость Cr2O3 в TiO2 выше, чем в системе Cr2O8 — Al2O3.
При совместном термолизе галлоидов алюминия и кремния [109] (при содержании Al2O3 до 80 % мае.) образуются аморфные порошки. С увеличением содержания Al2O3 в продукте был обнаружен муллит, 6-Al2O3 и стеклообразная фаза. Образование аморфной фазы при содержании Al2O3 до 20 % (мае.) объясняется эорфектами вязкого плавления. Порошки системы Al2O3 — SiO2, содержащие SiO2 менее 70 % (мае), при нагреве спекаются и образуют плотную керамику, содержащую микрокристаллы муллита в матрице SiO2. Небольшое количество SiO2 (до нескольких процентов) сильно тормозит фазовые превращения оксида алюминия. Так, например, переход у-А1203 в а-модификацию происходит только при T > 1770 К. Торможение полиморфных превращений метастабильных фаз Al2O3 наблюдается и в порошках Al2O3 — SiO2, полученных методом соосаждения.
Как уже отмечалось, плазмохимический синтез из Растворов является более универсальным методом, позволяющим получать сложные оксидные соединения многоцелевого назначения. В работе [110] представлены свои-ства моноалюмината кальция CaAl2O4, синтезированного в воздушной плазме дугового разряда из смеси нитратных Растворов алюминия и кальция. Рентгеновский анализ Щученных порошков показал, что основная масса синтезированного моноалюмината кальция находится в аморфном состоянии. О слабой закристаллизованности плаз-мимического CaAl2O4 свидетельствует также сильно Размь,Ты.й его ИК-спектр. Плазменный алюминат< каль-обладает более высокой гидратационнои активностью ^Равнению с CaAl2O4, полученным спеканием окси-
105
0,9ZrO2 +
0,8ZrO2 +
0,7ZrO2 + 0,6ZrO8 + 0,5ZrO2 + 0,4ZrO2 +
0,3ZrO2 +
0,2ZrO2 +
0,1ZrO2 +
0,1AI2O3
0,2Al2O3
0,3Al2O3 0,4Al2O3 0,5Al2O3 0,6Al2O3
0,7Al2O3
0,8Al2O3
0,9Al2O3
25 60 27 60 45 47 43 40
44 70
0,88
0,75
0,65 0,35 0,20 0,15
0,10
0,05
0,04
5,80
5,54
5,25 5,08 4,85 4,62
4,39
4,16
3,93
0,318
0,293
0,288 0,217 0,201 0,199
P-ZrO2
Ot-ZrO2
?-Zr02
следы a-ZrQ,
?-Zr02 2
?-Zr02
?-Zr02
?-Zr02
a, Ti-Al2O8
?-Zr02
a,v-Al203
следы ?-Zr02
x,o-,a,v-
Al2O3
Синтез алюмината никеля NiAl2O4 описан в работе [111]. Синтезированное соединение представляет собой стехиометричный алюминат никеля с параметром решетки а = 0,795 нм (в отличие от NiAl2O4, синтезированного из оксидов, для которого а = 0,8064 нм). Степень изменения параметра решетки плазменного NiAl2O4 по-видимому обусловлена неравновесными условиями термолиза исходного сырья и закалкой продуктов. Полученные порошки NiAl2O4 обладали повышенной химической активностью. Так, восстановление никеля, содержащегося в плазмохимических порошках NiAl2O4, наблюдалось у«е при температуре ~ 520 К, а полное его восстановление заканчивалось при температуре 820 К. Начальная температура восстановления уменьшалась по мере увеличения скорости закалки целевых продуктов. В процессе конверсии метана с водяным паром порошки проявляли высокую каталитическую активность.
Исследован также процесс получения дисперсных порошков в системе ZrO2 - Al2O3, представляющий инте-ной Дкеоа1ЛкУиЧеНИЯ высок°темпеРатурной конструкиион-катализаГппп г ТЭКЖе термостабильных носителей й їр1тоГа^миННЯЄЗ ^У^твляется из смеси солея во?о ЦпядЦиркония в воздушной плазме ДУ? Разряда. Анализ фазового и дисперсного составе*
,ученных порошков представлен в табл. Ю. Автопямм [%. 1131 ультрадисперсные (0,01 мкм и менее) порошки ?, ^Al2O3 получены распылением смеси SS циркония и алюминия в индукционной плазме. Порошки состояли из метастабильного тетрагонального ZrCTl Al2O3- При нагревании этих порошков без прессования тетрагональный оксид циркония не претерпевает фазовых превращении до температур 1500 К. На основании данных электронной микроскопии, а также электрофоре-тической подвижности авторы утверждают, что на поверхности частичек порошка находятся преимущественно оксиды алюминия, который препятствует росту кристаллов при термической обработке порошков и стабилизирует размер частичек ZrO2 на уровне* меньшем критического размера.
