Синтез прекурсоров сложных оксидных систем Al2O3–ZrO2–МxOy (М = La, Y, Ce) с использованием электрогенерированных реагентов и их физико-химические свойства

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Разработаны научные основы синтеза прекурсоров наноструктурированных оксидных систем Al2O3-ZrO2-MxOy (М = La, Y, Ce). Изучены особенности формирования прекурсоров таких систем в условиях быстрого смешения электрогенерированных реагентов, реализуемые в бездиафрагменном коаксиальном реакторе-электролизере. С использованием методов потенциодинамических поляризационных кривых, рентгеновской дифрактометрии, рентгенофлуоресцентного, синхронного термического анализов и лазерной дифракции исследованы анодные процессы, протекающие в электролизере, морфология сформированных в растворе и трансформируемых в процессе термообработки частиц, фазовый, гранулометрический и элементные составы прекурсоров и оксидных систем. Предлагаемый подход позволяет получать модифицированные редкоземельными элементами оксидные системы на основе бинарной системы Al2O3-ZrO2, характеризующиеся наличием в них фазы тетрагонального диоксида циркония.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Ф. Дресвянников

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Author for correspondence.
Email: a.dresvyannikov@mail.ru
Russian Federation, Казань

Е. В. Петрова

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: a.dresvyannikov@mail.ru
Russian Federation, Казань

Л. И. Кашфразыева

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: a.dresvyannikov@mail.ru
Russian Federation, Казань

А. И. Хайруллина

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: a.dresvyannikov@mail.ru
Russian Federation, Казань

References

  1. Морозова Л. В., Панова Т. И., Дроздова И. А., Шилова О. А. Особенности получения нанокерамики на основе стабилизированного диоксида циркония различного функционального назначения // Перспективные материалы. 2011. № S13. С. 561–568.
  2. Naglieri V., Palmero P., Montanaro L., Che J. Elaboration of Alumina-Zirconia Composites: Role of the Zirconia Content on the Microstructure and Mechanical Properties // Materials. 2013. V. 6. № 5. P. 2090–2102.
  3. Yinping Y., Jiangong L., Huidi Z., Jianmin C. Microstructure and Mechanical Properties of Yttria-Stabilized ZrO2/Al2O3 Nanocomposite Ceramics // Ceramics International. 2008. V. 34. № 8. P. 1797–1803.
  4. Oelgardt C., Anderson J., Heinrich J. G., Messing G. L. Sintering, Microstructure and Mechanical Properties of Al2O3–Y2O3–ZrO2 (AYZ) Eutectic Composition Ceramic Microcomposites // Journal of the European Ceramic Society. 2010. V. 30. № 3. P. 649–656.
  5. Sktani Z. D. I., Rejab N. A., A. F. Z. Rosli, Arab A., Ahmad Z. A. Effects of La2O3 Addition on Microstructure Development and Physical Properties of Harder ZTA-CeO2 Composites with Sustainable High Fracture Toughness // Journal of Rare Earths. 2021. V. 39. № 7. P. 844–849.
  6. Калинина М. В., Федоренко Н. Ю., Арсентьев М. Ю., Тихонов П. А., Шилова О. А. Получение керамики ZrO2–3 мол. % Y2O3 с различной степенью тетрагональности и исследование низкотемпературной деградации // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. № 4. С. 456–467.
  7. Черкасова Н. Ю., Антропова К. А., Кучумова И. Д., Федоренко Э. А., Ким Е. Ю., Киселева И. Ю. Получение и исследование композиционных материалов системы Al2O3–ZrO2–La2O3 // Новые огнеупоры. 2023. № 2. С. 24–28.
  8. Порозова С. Е., Кульметьева В. Б., Макарова Е. Н. Влияние малых добавок Al2O3 на свойства керамики системы ZrO2-Y2O3-СeO2 // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 2(4). C. 874–880.
  9. Hui Z., Hu L., Yawei Z., Fan L., Renguan D., Mei Z., Xidong W. Preparations and Characterizations of New Mesoporous ZrO2 and Y2O3-stabilized ZrO2 Spherical Powders // Powder Technology. 2012. V. 227. P. 9–16.
  10. Xihai J., Lian G. Microstructure and Mechanical Performances of ZTA/LaAl11O18 Composite Prepared by a Heterogeneous Precipitation Method // Materials Science and Engineering. A. 2003. V. 360. № 1–2. P. 75–279.
  11. Xiaojing X., Xiqing X., Jiachen L., Wenhu H., Haiyan D., Feng H. Low-Temperature Fabrication of Al2O3-ZrO2(Y2O3) Nanocomposites through Hot Pressing of Amorphous Powders // Ceramics International. 2016. V. 42. № 13. P. 15065–15071.
  12. Морозова Л. В. Синтез нанокристаллических порошков в системе CеO2–Al2O3 цитратным золь-гель-методом // Неорганические материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 163–172.
  13. Лебедева Ю. Е., Щеголева Н. Е., Воронов В. А., Солнцев С. С. Керамические материалы на основе оксидов алюминия и циркония, полученные золь-гель-методом // Труды ВИАМ. 2021. Т. 98. № 4. С. 61–73.
  14. Петрова Е. В., Дресвянников А. Ф., Хайруллина А. И., Межевич Ж. В. Физико-химические свойства оксида алюминия, синтезированного с использованием электрогенерированных реагентов // Журнал физической химии. 2019. Т. 93. № 7. С. 1103–1110.
  15. Дресвянников А.Ф., Петрова Е. В., Ахметова А. Н., Кашфразыева Л. И., Твердов И. Д. Синтез прекурсоров сложных оксидных систем с применением электрогенерированных реагентов // Физика и химия стекла. 2021. Т. 47. № 5. C. 572–581.
  16. Федоренко Н. Ю., Кудряшова Ю. С., Мякин С. В., Шилова О. А., Калинина М. В., Здравков А. В., Абиев Р. Ш. Cравнительные характеристики ксерогелей на основе диоксида циркония, полученных методом совместного осаждения гидроксидов в объеме и микрореакторе со встречными закрученными потоками // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 2. С. 189–194.
  17. Попов Ю. А. Основные аспекты современной теории пассивного состояния металлов // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 5. С. 435–451.
  18. Curioni M., Scenini F. The Mechanism of Hydrogen Evolution During Anodic Polarization of Aluminium // Electrochimica Acta. 2015. V. 180. P. 712–721.
  19. Alwitt R. S. The Aluminum-Water System // Oxides and oxide films. 1976. V. 4. P. 169–254.
  20. Thiruchitrambalam M., Palkar V. R., Gopinathan V. Hydrolysis of Aluminium Metal and Sol-Gel Processing of Nano Alumina // Materials Letters. 2004. V. 58. Р. 3063–3066.
  21. Подзорова Л. И., Ильичева А. А., Шворнева Л. И. Влияние последовательности осаждения компонентов на фазообразование в системе ZrO2-CeO2-Al2O3 // Неорганические материалы. 2007. Т. 43. № 9. С. 1086–1089.
  22. Суворов С. А., Дорофеев М. Б. Фазообразование и микроструктура композиций Al2O3-La2O3-ZrO2 // Огнеупоры и техническая керамика. 2009. № 4–5. С. 19–22.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Anodic potentiodynamic polarisation curves of aluminium A5 (99.5%) in 0.5 mol/L NaCl solution (potential sweep rate - 1 mV/s and 10 mV/s) during the preparation of precursors of oxide systems: 1 - Al(III)-Zr(IV)-La(III), 2 - Al(III)-Zr(IV)-Ce(III), 3 - Al(III)-Zr(IV)-Y(III), 4 - Al(III)-Zr(IV)

Download (62KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Time variation of ξ-potential of precursors of the investigated oxide systems; the curve number corresponds to the sample number in Table 1

Download (79KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. X-ray diffractograms of samples of dispersed oxide system dried at 80°C; sample numbers correspond to the numbers of experiments in Table 1

Download (109KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. X-ray diffractograms of the dispersed oxide system dried at 1100°C; sample numbers correspond to the numbers of experiments in Table 1

Download (106KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Particle size distribution for sample No. 3 (Al2O3-ZrO2-La2O3 system) heat-treated at °C: 1-80, 2-550, 3-1100

Download (67KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microphotographs of precursor particles of the Al2O3-ZrO2-La2O3 oxide system at 80°C: 15,000X (a); 45,000X (b)

Download (202KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences