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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Т. Поздова

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Autor responsável pela correspondência
Email: pozdova@unn.ru
Rússia, пр. Гагарина, 23, Нижний Новгород, 603022

Д. Пермин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

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

М. Назмутдинов

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

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

М. Болдин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

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

К. Рубцова

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

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

Bibliografia

  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

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Diffraction patterns of aluminum oxide precursor samples A5–A9 obtained by precipitation at different pH values.

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

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

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

Baixar (45KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024