Введение
2. Литературный обзор 12
2.1. Строение, химические свойства и основные области применения диоксидов титана, циркония, гафнии и сложных оксидов на их основе 12
2.1.1. Полиморфизм диоксидов подгруппы титана (Т1О2, ZrC>2, ЩО2) 12
2.1.1.1. Полиморфные модификации диоксида титана 12
2.1.1.2. Полиморфные модификации диоксида циркония 14
2.1.1.3. Полиморфные модификации диоксида гафния 15
2.1.2. Химические свойства и основные области применения ТЮг, Zr02 и ЩО2 16
2.1.2.1. Химические свойства и области применения Т1О2 16
2.1.2.2. Химические свойства и области применения Zr02 18
2.1.2.3. Химические свойства и области применения ЩО2 19
2.1.2. Структура, химические свойства и основные области применения цирконата (BaZrOj) и гафната бария (ВаН/Оз) 20
2.2. Методы получения наноматериалов 23
2.2.1. Синтез высокодисперсных оксидных порошков с использованием методов «мягкой химии» 24
2.2.1.1. Метод соосаждеиия в форме малорастворимых соединений и метод замены растворителя 24
2.2.1.2. Метод распылительной суиіки 25
2.2.1.3. Золь-гель метод 25
2.2.1.4. Криохимический и криозоль методы 26
2.2.1.5. Методы синтеза наноматериалов с использованием гидротермальных и сверхкритических растворов 28
2.2.1.5.1. Синтез нанокристаллических неорганических материалов с использованием сверхкритических растворов 28
2.2.1.5.2. Гидротермальный синтез высокодисперсных порошков неорганических соединений 31
2.2.1.5.2.1. Влияние параметров гидротермальной обработки на фазовый состав и микроструктуру образующихся твердофазных продуктов 32
2.2.1.5.2.2. Гидротермачьный синтез неорганических веществ и материалов 38
2.3. Микроволновое излучение и его использование в химическом синтезе 47
2.4.1. Основные положения теории взаимодействия микроволнового излучения с веществом 48
2.4.2. Гидротермально-микроволновой синтез неорганических соединений 54
2.4.2.1. Гидротермально-микроволновой синтез диоксидов ТЮ2, ZrOj, ЩО2 55
2.4.2.2. Гидротермально-микроволновой синтез BaZrOj и ВаН/Оз 57
2.4. Ультразвук и его применение в химии и материаловедении 58
2.3.1. Основные положения теории ультразвука 58
2.3.2 Явление акустической кавитации 60
2.3.2.1. Акустическая кавитация и ее основные параметры 60
2.3.2.2. Экспериментальные методы обнаружения кавитации и измерения ее параметров 65
2.3.3. Сонохимические процессы и их применение в химии и материаловедении 66
2.3.3.1. Сонохимические процессы в жидких неводных средах 67
2.3.3.2. Сонохимические процессы в водных растворах 69
2.5. Постановка задачи 72
3. Экспериментальная часть 76
3.1. Приготовление и химический анализ исходных веществ 76
3.2. Лабораторные установки для гидротермального, гидротермально-ультразвукового и гидротермально-микроволнового синтеза высокодисперсных оксидов 77
3.2.1. Лабораторная установка для гидротермального синтеза высокодисперсных оксидных порошков 77
3.2.2. Лабораторная установка для гидротермально-микроволнового синтеза высокодисперсных оксидных порошков 78
3.2.3. Создание установки для гидротермально-ультразвукового синтеза оксидных материалов и определение интенсивности акустической кавитации в гидротермальных условиях 80
3.2.3.1. Основные принципы, положенные в основу установки для гидротермально-ультразвукового синтеза оксидных материалов 80
3.2.3.2. Принципиальная схема установки для гидротермально-ультразвукового синтеза оксидных материалов 82
3.2.3.3. Оборудование и методика проведения экспериментов по обнаружению кавитации в гидротермальных условиях и оценке ее интенсивности 53
3.2.3.4. Методика проведения гидротермально-ультразвукового синтеза 84
3.3. Физико-химические методы исследования полученных образцов 85
3.3.1. Рентгенофазовый и рентгенографический анализ 85
3.3.2. Калориметрия теплового потока 86
3.3.3. Термический анализ 87
3.3.4. Определение удельной поверхности 87
3.3.5. Анализ распределения частиц порошка по размерам 88
3.3.6. Просвечивающая (ПЭМ) и сканирующая (СЭМ) электронная микроскопия .88
4. Результаты и их обсуждение 89
4.1. Влияние ультразвукового воздействия на процесс гидротермального синтеза высокодисперсных порошков С03О4 и Со(ОН)г 89
4.1.1. Гидротермально-ультразвуковая обработка водного раствора нитрата кобальта Co(N03)2 -90
4.1.2. Гидротермально-ультразвуковая обработка водной суспензии аморфного гидроксида кобальта Со(ОН)2 92
4.2. Влияние ультразвукового и микроволнового воздействий на процесс гидротермального синтеза нанодисперсных порошков ТЮ2, ZrCh, НГО2 94
4.2.1. Синтез нанодисперсных диоксидов титана, циркония и гафния гидротермально-ультразвуковой обработкой водных растворов нитрата цирконила ZrO(NOs)2 и оксалатного комплекса титанила НгТЮ^О^г 94
4.2.1.1. Изучение процессов высокотемпературного гидролиза нитрата цирконила в водных растворах различной концентрации методом качориметрии теплового потока 94
4.2.1.2. Гидротермально-ультразвуковая обработка водных растворов ZrO(N03)2 и Н2ТЮ(С204)2. 99
4.2.2. Синтез нанокристаллических диоксидов титана, циркония, гафния гидротермально-ультразвуковой и гидротермально-микроволновой обработкой аморфных гидроксидов титанила, цирконила и гафнила 103
4.2.2.1. Изучение процесса кристаллизации аморфных гидроксидов титанила, цирконила и гафнила с образованием нанодисперсных Т1О2, Zr02 и Н/02 методом качориметрии теплового потока 103
4.2.2.2. Основные физико-химические характеристики нанокристаллических диоксидов титана, циркония и гафния, синтезированных гидротермально- ультразвуковой, а также гидротермально-микроволновой и обычной гидротермальной обработкой аморфных гидроксидов титанила, циркопила и гафнша 107
4.2.2.2.1. Гидротермально-ультразвуковая и гидротермально-микроволновая обработка аморфного гидроксида титанила 107
4.2.2.2.2. Гидротермально-ультразвуковая и гидротермально-микроволновая обработка аморфного гидроксида цирконила 110
4.2.2.2.3. Гидротермально-ультразвуковая и гидротермально-микроволновая обработка аморфного гидроксида гафнила 119
4.3. Синтез высокодисперсных порошков цирконата и гафната бария гидротермально- ультразвуковой и гидротермально-микроволновой обработкой аморфных гидроксидов цирконила и гафнила в насыщенном растворе гидроксида бария 123
4.3.1. Гидротермально-микроволновой синтез цирконата бария 124
4.3.2. Гидротермально-микроволновой синтез гафната бария 126
4.3.3. Гидротермально-ультразвуковой синтез цирконата и гафната бария 130
4.4. Обобщение результатов но влиянию ультразвукового и микроволнового воздействий на процессы кристаллизации аморфных гидроксидов, фазовый состав и размер кристаллитов высокодисперсных порошков простых и сложных оксидов 133
4.4.1. Влияние ультразвукового и микроволнового воздействий на процессы кристаллизации аморфных гидроксидов 133
4.4.2. Влияние ультразвукового и микроволнового воздействий на фазовый состав продуктов гидротермального синтеза 135
4.4.3. Влияние ультразвукового воздействия на размер кристаллитов нанодисперсных оксидов, полученных гидротермальным методом 138
4.4.4. Обобщение результатов по влиянию ультразвукового и микроволнового воздействий на размер кристаллитов высокодисперсных сложных оксидов, полученных гидротермальным методом 139
5. Выводы 141
6. Список литературы 142
