Введение
Глава 1. Литературный обзор 14
1.1. Теоретические основы окисления металлов 14
1.2. Кинетика и механизм окисления титана на воздухе и в кислороде. 20
1.2.1. Кинетика окисления титана в кислороде . 20
1.2.2. Окисление титана на воздухе. 26
1.3. Термодинамические и кинетические закономерности процесса
синтеза рутила, полученного Окислительным Конструированием. 27
1.3.1. Технологии получения рутила. 27
1.3.2. Подход ОКТК, как один из альтернативных методов получения изделий из рутила сплошной формы. 30
1.3.4. Окисление трехмерных образцов металлов в процессе ОК для исследования физических и структурных особенностей получаемой керамики. 36
1.4. Фотокаталитические материалы. 43
1.4.1. Фотокаталитические активные материалы из TiO2. 43
1.4.2. Явление фотокатализа . 45
1.4.2. Основные методы получения наноразмерных частиц диоксида титана. 49
1.4.3. Иммобилизация фотокаталитического TiO2 на различных носителях. 51
1.4.4. Методы превращения фазы рутила в фазу анатаза. 52
Глава 2. Материалы и методика эксперимента 55
2.1. Окисления титана методом ОК. 55
2.1.1. Получение рутила из трёхмерных образцов титана. 55
2.1.2. Получение рутила из двухмерных образцов титана. 57
2.1.3. Получение рутила из одномерных образцов титана. 58
2.2. Метод рентгенофазового анализа. 58
2.3. Метод газовой хроматографии. 60
2.3.1. Сущность метода и его назначение. 60
2.3.2. Экспериментальный аппарат газопроницаемости. 60
2.3.3. Математический аппарат метода газопроницаемости. 62
2.4. Исследование микроструктуры керамики. 63
2.4.1. Метод растровой электронной микроскопии. 63
2.4.2. Анализа микрофотографий РЭМ. 65
2.4.3. Оптическая микроскопия на просвет. 66
2.5. Исследования свойств компактного рутила. 66
2.5.1. Плотность. 66
2.5.2. Метод определения удельной поверхности. 66
2.5.3. Микротвердость рутила. 67
2.6. Модификация структуры и поверхности образцов рутила. 68
2.6.1. Химическая модификация поверхности рутила с помощью гидротермальной обработки. 68
2.6.2. Нанесение каталитического слоя в виде -Al2O3 на поверхность рутила. 69
2.6.3. Электрофоретическое осаждение коммерческих порошков анатаза на двухфазные образцы рутила. 69
2.6.4. Модификации поверхности рутила с помощью термообработки в вакууме. 70
2.7. Исследование фотокаталитической активности. 71
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение. 72
3.1. Окисление трехмерных образцов титана. Кинетика окисления. 72
3.1.1. Кинетика окисления титановых преформ при 875 С. 72
3.1.2. Кинетика окисления титановых преформ при 750 С. 74
3.2. Послойный РФА образцов рутила. 76
3.2.1. Сохранение текстурирования внутри и снаружи оксидной керамики в процессе окисления титана. 76
3.2.2. Изменение параметров кристаллической решетки. 77
3.3. Исследование микроструктуры. 79
3.3.1. Исследование продольного сечения рутила с помощью оптической микроскопии на просвет. 79
3.3.2. Исследование продольной поверхности рутила с помощью РЭМ. 80
3.3.3. Исследование поперечного сечения рутила с помощью оптической микроскопии на просвет. 81
3.3.4. Исследование поперечного скола рутила с помощью РЭМ. 83
3.3.4.1. Рутил, полученный при температуре 875 С. 83
3.3.4.2. Рутил, полученный при температуре 750 С. 91
3.4. Газовая проницаемость образцов рутила. 94
3.4.1. Газовая проницаемость различных газов. 95
3.4.2. Кудсеновская диффузия. 96
3.4.3. Газовая проницаемость рутила в зависимости от времени и температуры образования. 3.4.3.1. Газовая проницаемость рутила основного размера, полученного при температуре 750 и 875 С. 97
3.4.3.2. Исследование влияния размера исходных трехмерных преформ на изменения характера газовая проницаемости от времени. 101
3.4.4. Газовая проницаемость лимитирующего слоя рутила. 104
3.5. Плотность рутила. 104
3.6. Удельная поверхность. 106
3.7. Микротвердость рутила. 106
3.8. Дефектность в области контакта с металлическим остатком и особенности её формирования. 110
3.9. Получение одно- и двухфазных двухмерных образцов. 111
3.9.1. Характеризация двухмерных образцов рутила с помощью РЭМ и РФА. 111
3.9.1.1. Микроструктура внешней поверхности рутила. 111
3.9.1.2. Микростуктура внутренней поверхности рутила. 113
3.9.1.3. Микроструктура поперечного скола двумерных образцов рутила. 114
3.9.1.4. Микроструктура области контакта титана и рутила. 116
3.9.2. Механические свойства рутила применительно к дальнейшим работам по модификации поверхности. 117
3.10. Получение однофазных одномерных образцов. 118
3.11. Разработка методов поверхностной модификации однофазных рутильных образцов, полученных ОК. 120
3.11.1. Модифицирование поверхности рутила -Al2O3. 120
3.11.1.1. Нанесение на поверхность рутила слой -Al2O3. 120
3.11.1.2. Газовая проницаемость TiO2+-Al2O3. 121
3.11.2. Модифицирование структуры рутила с помощью термической обработки образцов в вакууме. 122
3.11.2.1. Модифицирование структуры рутила в вакууме при 1400 С в течении 3 часов. 122
3.11.2.2. Газовая проницаемость рутила, подвергшегося отжигу в вакууме при 1400 С в течении 3 часов. 123
3.11.2.3. Модифицирование структуры рутила с помощью отжига в вакууме при 1600 С в течении 3 часов. 124
3.11.2.4. Газовая проницаемость рутила, подвергшегося отжигу в вакууме при 1600 С в течении 3 часов. 125
3.11.3. Химическое модифицирование поверхности рутила с помощью гидротермальной обработки . 125
3.11.3.1. Газовая проницаемость рутила после МГТ. 132
3.11.4. Электрофоретическое осаждение порошков коммерческого анатаза на двухфазные пластины рутила. 132
3.12. Фотокаталитическая активность материалов на основе рутила, полученных ОК. 136
3.12.1. Фотокаталитичекое разложение озона. 136
Глава 4. Выводы 138
Примечания 139
