Влияние кислотности среды осаждения на структуру и морфологию частиц порошков α-Al2O3

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Исследовано влияние кислотности среды на фазовый состав и морфологию порошков оксида алюминия, синтезированных методом осаждения из раствора с использованием Al(NO3)3·9H2O и NH4HCO3. Показано, что для интервала рН 5–7 характерно формирование аморфного порошка-прекурсора, при рН 8–9 формируется кристаллическая фаза NH4AlCO3(OH)2. Отжиг порошков, полученных осаждением в кислой среде, приводит к формированию 100% фазы α-Al2O3, представленной агломерированными равноосными частицами размером ~100–200 нм. Отжиг порошков, синтезированных в нейтральной и щелочной средах, приводит к формированию дополнительных примесных фаз θ-Al2O3 и γ-Al2O3, характеризующихся равноосными частицами размером ~20–25 нм.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Т. Поздова

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

Д. Пермин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

М. Назмутдинов

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

М. Болдин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

К. Рубцова

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

Р. Ковылин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского; Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022; ул. Тропинина, 49, Нижний Новгород, 603137

А. Москвичев

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: pozdova@unn.ru
Ресей, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603155

Әдебиет тізімі

  1. Elasser C., Elasser T. Codoping and Grain-Boundary Cosegregation of Substitutional Cations in α- Al 2 O 3 : A Density-Functional-Theory Study // J. Am. Ceram. Soc. Rev. 2005. V. 88. № 1. P. 1–14. https://doi.org/10.1111/J.1551-2916.2004.00056.X
  2. Doremus R.H. Diffusion in Alumina // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 1–17. https://doi.org/10.1063/1.2393012
  3. Рахаман М.Н. Технология получения керамик; пер. с англ. Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2022. 741 с.
  4. Ruys A. Alumina Ceramics: Biomedical and Clinical Applications. Woodhead Publishing Series in Biomaterials. 2018. 580 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102442-3.09987-5
  5. Sarin V.K., Mari D., Llanes L., Nebel C.E. Comprehensive Hard Materials. Ceramics. V. 2. Elsever, 2014. 1774 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-096527-7.00020-9
  6. Krell A., Klaffke D. Effect of Grain Size and Humidity on Fretting Wear in Fine-Grained Alumina, Al 2 O 3 /TiC, and Zirconia // J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 5. P. 1139–1146. https://doi.org/10.1002/chin.199640002
  7. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Керамика для машиностроения. М.: Научтехлитиздат, 2003. 384 с.
  8. Krell A., Blank P. The Influence of Shaping Method on the Grain Size Dependence of Strength in Dense Submicrometre Alumina // J. Eur. Ceram. Soc. 1996. V. 16. P. 1189–1200. https://doi.org/10.1016/0955-2219(96)00044-1
  9. Krell A. Improved Hardness and Hierarchic Influences on Wear in Submicron Sintered Alumina // Mater. Sci. Eng., A. 1996. V. 209. P. 156–163. https://doi.org/10.1016/0921-5093(95)10155-1
  10. Wu Z., Shen Y., Dong Y., Jiang J. Study on the Morphology of α- Al 2 O 3 Precursor Prepared by Precipitation Method // J. Alloys Compd. 2009. V. 467. P. 600–604. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.12.092
  11. Sun X., Li J., Zhang F., Qin X., Xiu Zh., Ru H. Synthesis of Nanocrystalline α- Al 2 O 3 Powders from Nanometric Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide // J. Am. Ceram. Soc. 2003. V. 86. № 8. P. 1321–25. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2003.tb03469.x
  12. Wang L. Preparation and Sintering Behaviour of Alumina Powder by Ammonia Precipitation Method // MATEC Web of Conferences. 2017. V. 109. Р. 02002. https://doi.org/10.1051/matecconf/201710902002
  13. Kannan T. S., Panda P. K., Jaleel V. A. Preparation of Pure Boehmite, α- Al 2 O 3 and Their Mixtures by Hydrothermal Oxidation of Aluminum Metal // J. Mater. Sci. Lett. 1997. V. 16. P. 830–4. https://doi.org/10.1023/A:1018538727137
  14. Suchanek W.L. Hydrothermal Synthesis of Alpha Alumina (α‐ Al 2 O 3 ) Powders: Study of the Processing Variables and Growth Mechanisms // J. Am. Ceram. Soc. 2010. V. 93. P. 399–412. https://doi.org/ 10.1111/j.1551-2916.2009.03399.x
  15. Альмяшева О.В., Корыткова Э.Н., Маслов А.В. Получение нанокристаллов оксида алюминия в гидротермальных условиях // Неорган. материалы. 2005. T. 41. № 5. С. 540‒547.
  16. Farahmandjou M., Golabiyan N. Synthesis and Characterization of Alumina ( Al 2 O 3 ) Nanoparticles Prepared by Simple Sol-Gel Method // Mater. Eng. Res. 2019. V. 1. № 2. P. 40–44. https://doi.org/10.33971/bjes.24.2.1
  17. Sharma P.K., Varadan V.V., Varadan V.K. A Critical Role of pH in the Colloidal Synthesis and Phase Transformation of Nano Size α- Al 2 O 3 with High Surface Area // J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. № 5. P. 659–666. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(02)00191-7
  18. Fatemeh M., Hasmaliza M., Luqman Ch. Preparation of Nano-Scale α- Al 2 O 3 Powder by the Sol-Gel Method // Ceramics - Silikaty. 2011. V. 55. № 4. P. 378–383.
  19. Turova N.Y., Turevskaya E.P., Kessler V.G, Yanovskaya M.I. The Chemistry of Metal Alkoxides. N. Y.: Springer Science & Business Media, 2002. 568 p. https://doi.org/10.1007/b113856
  20. Hu X.F., Liu Y.Q., Tang Z., Li G.C. Fabrication of High-Surface-Area γ-Alumina by Thermal Decomposition of AACH Precursor Using Low-Temperature Solid-State Reaction // Mater. Res. Bull. 2012. V. 47. № 12.P. 4271–4277. https://doi.org/10.1016/j.materresbull. 2012.09.019
  21. Huiying G., Zhiyong L., Peng Z. Green Synthesis of Nanocrystalline α- Al 2 O 3 Powders by Both Wet-Chemical and Mechanochemical Methods // Mod. Phys. Lett. B. 2018. V. 32. № 8. P. 1850109. https://doi.org/10.1142/S0217984918501099
  22. Ma C.-C., Zhou X.-X., Xu X., Zhu T. Synthesis and Thermal Decomposition of Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide (AACH) // Mater. Chem. Phys. 2001. V. 72. P. 374–379. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(01)00313-3
  23. Mehdi H.D., Kadem W. M., Jasim A.N. The Effect of pH on the Structural Properties of Crystalline Alpha Alumina Powders Synthesized by Co-Precipitation Method // IJNeaM. 2020. V. 13. № 2. P. 351–360. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2015.01.044
  24. Grishina E.P., Kudryakova N.O., Ramenskaya L.M. Characterization of the Properties of Thin Al 2 O 3 Films Formed on Structural Steel by the Sol-Gel Method // Conden. Matter Interphases. 2020. V. 22. № 1. P. 39–47. https://doi.org/10.17308/kcmf.2020.22/2527
  25. Alves A.K., Berutti F. A., Bergmann C. P. The Effects of pH on the Preparation of Alumina by Sol-Gel Process // Part. Sci. Technol. 2005. V. 23. P. 351–360. https://doi.org/10.1080/02726350500212913
  26. Scholz G., Stosser R., Klein J. Local structural orders in nanostructured Al2O3 prepared by high-energy ball milling // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. V. 14. P. 2101–2117. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00541-5
  27. Takeo I., Shuzo K. Crystal Structure of NH 3 -dawsonite // J. Ceram. Soc. Jpn. 1978. V. 86. № 999. P. 509–512. https://doi.org/10.2109/jcersj1950.86.999_509
  28. Morinaga K., Torikai T., Nakagawa K., Fujino S. Fabrication of Fine α-Alumina Powders by Thermal Decomposition of Ammonium Aluminum Carbonate Hydroxide (AACH) // Acta Mater. 2000. V. 48. P. 4735–4741 https://doi.org/10.1016/S1359-6454 (00)00265-2
  29. Zhu Zh., Sun H., Liu H., Yang D. PEG-directed hydrothermal synthesis of alumina nanorods with mesoporous structure via AACH nanorod precursors // J. Mater. Sci. 2010. V. 45. № 1. P. 46–50. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3886-9
  30. Mirzajany R., Alizadeh M., Rahimipour M.R., Saremi M. Seed-Assisted Hydrothermally Synthesized AACH as the Alumina Precursors // Mater. Chem. Phys. 2019. V. 221. P. 188–196. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.08.083

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Diffraction patterns of aluminum oxide precursor samples A5–A9 obtained by precipitation at different pH values.

Жүктеу (16KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Diffraction patterns of aluminum oxide samples A5-1150–A9-1150.

Жүктеу (19KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. TG/DSC curves of AACH powders: 1 – TG, 2 – DSC; a – A5, b – A6, c – A7, d – A8, d – A9.

Жүктеу (55KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. SEM images of precursor powders and products of their heat treatment at t = 1150˚C

Жүктеу (45KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024