Неорганический синтез

Автор:Селезнева М.А.

Студент ЕГФ

Профили «Биология» и «Химия»

Неорганический синтез. Криохимический метод синтеза материалов.

Одной из важнейших задач при синтезе оксидных керамических материалов является достижение высокой степени однородности химического состава исходной реакционной смеси. Необходимое условие достижения такой однородности – применение того или иного метода гомогенизации исходных индивидуальных соединений. Известно большое число физических методов гомогенизации (главным из которых в технологии керамических материалов является диспергирование и смешивание компонентов в мельницах различного типа). Однако наиболее эффективными являются методы химической гомогенизации в виде солей или гидроксидов (соосаждение, криохимический синтез, алкоксотехнология и другие). Химическая гомогенизация растворимых соединений металлов переведением их в водный или неводный раствор является одним из самых универсальных методов получения однородных солевых прекурсоров, так как в данном случае достигается практически статистическое распределение катионов. Однако в дальнейшем, при извлечении твердого вещества из раствора возникают сложности, связанные с неполным или неодновременным осаждением отдельных компонентов, различными скоростями кристаллизации веществ и пр. При использовании криохимической технологии (технология синтеза веществ и материалов с применением низкотемпературного воздействия) в большинстве случаев удается значительно снизить негативное влияние этих процессов на получение однородного по составу конечного продукта (рис. 1).

Спектр веществ, которые могут быть получены с использованием криохимического метода синтеза, очень широк (рис. 2)

Основная технологическая схема криохимической технологии состоит из нескольких процессов. Исходные растворы нитратов, сульфатов или других растворимых солей, которые содержатся и требуются для стехиометрии количества необходимых компонентов, подвергают диспергированию. Диспергирование обычно осуществляют с помощью форсунок или фильер. Полученный поток микрокапель направляют в жидкий хладагент, не смешивающийся с водой и не взаимодействующий с растворенными солями (как правило, жидкий азот). Удаление льда из криогранул производят сублимацией при достаточно низких давлениях и температурах, позволяющих предотвратить процессы плавления замороженного продукта. Дальнейшее термическое разложение высушенной массы приводит к получению высокодисперсных и свободнотекучих порошков. Размер порошкообразных частиц продукта может контролируемо изменяться от 0,01 до 0,5 мкм в результате изменения состояния исходного раствора, режимов диспергирования и сушки. Схема основных приемов, использующихся в криохимической технологии, приведена на рис. 3.

С момента появления криохимической технологии в 1965 году она широко используется для приготовления порошков, находящих широкое применение как в лабораторной практике, так и в химической промышленности. В частности, широко известны работы, выполнявшиеся сотрудниками Химического факультета МГУ по внедрению криохимической технологии в производство ферритов, оказавшие значительное влияние на налаживание в нашей стране производства ферритовых изделий с высокими функциональными характеристиками. В то же время, разработанные подходы могут быть с успехом применены к решению ряда актуальных задач современной неорганической химии и материаловедения (к которым относится, в частности, получение наноматериалов).

Список литературы:

H.M. Kingston, S.J. Haswell. Washington: American chemical society, 1997. 772 p.

Microwave-enhanced chemistry. Fundamentals, sample preparation and applications / Ed.powders // Solid State Ionics. 1989. V. 32-33. P. 444-452.

Suslick K.S., Casadonte D.J., Doktycz S.J. The effects of ultrasound on nickel and copper

Ванецев А.С. Микроволновой синтез простых и сложных металлоксидов из

С.А. Салтыков. Стереометрическая кристаллография. М.: Металлургия, 1970.

солевых прекурсоров. Дисс. канд. хим. наук. М.:МГУ, 2004. 142 с.

Соросовский образовательный журнал. 1996. №4. С. 45–51.

Хайнике Г. Трибохимия. М.: Мир. 1987. 203 c.

Ю.Д. Третьяков. Низкотемпературные процессы в химии и технологии //

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/338069-neorganicheskij-sintez