Введение
Глава 1. Строение, технологические приемы получения и свойства ферритов и хромитов со структурой шпинели (аналитический обзор) 21
1.1. Особенности структуры шпинели 21
1.2. Эффект Яна-Теллера в шпинелях 23
1.3. Обзор основных технологических приемов получения материалов со структурой шпинели
1.3.1. Синтез шпинелей по механизму твердофазных реакций 26
1.3.1.1. Приготовление шихты из порошкообразных оксидов 26
1.3.1.2. Приготовление шихты термическим разложением солей 28
1.3.1.3. Приготовление смеси оксидов осаждением веществ 30
1.3.2. Кинетические закономерности топохимических реакций 32
1.4. Синтез шпинелей с применением методов активирования реагентов 38
1.5. Формирование материалов с особой морфологией 46
1.6. Физико-химические свойства ферритов-хромитов со структурой шпинели 48
Выводы к главе 1 58
Глава 2. Изучение структурных факторов, влияющих на формирование ферритов и хромитов переходных элементов со структурой шпинели 60
2.1. Исследование влияния кристаллографических факторов на кинетику формирования структуры шпинели 60
2.1.1. Влияние значения величины радиуса катиона 65
2.1.2. Влияние значений температуры плавления индивидуальных оксидов. 65
2.1.3. Наличие фазовых переходов в индивидуальных оксидах 66
2.1.4. Связь технологических параметров синтеза шпинелей с энергией кристаллической решетки 67
2.1.5. Анализ диффузионных процессов на основании теории кристаллической решетки 67
2.2.Теоретические основы формирования шпинелей, содержащих ян-теллеровские катионы 75 Выводы к главе 2 80
Глава 3. Физико-химические основы получения ферритов и хромитов переходных элементов со структурой шпинели много целевого назначения 82
3.1. Формирование структуры шпинели в ходе топохимической 82
3.1.1. Закономерности синтеза ферритов-хромитов переходных элементов с кубической структурой шпинели 82
3.1.1.1. Кинетика образования ферритов-хромитов цинка (II) 85
3.1.1.2. Кинетика образования ферритов-хромитов кобальта (II) 45
3.1.2. Закономерности синтеза шпинелей, содержащих ян-теллеровские катионы
3.1.2.1. Кинетика образования ферритов-хромитов никеля (II) 98
3.1.2.2. Кинетика образования ферритов-хромитов меди (II) 104
3.1.2.3. Механизм формирования CuFe204 в системе оксидов CuO
3.1.3. Сравнение кинетических характеристик топохимических реакций в системах твердых растворов MFe2-xCrx04 (М = Со, Ni, Cu, Zn) 112
3.2. Изучение технологических приемов активирования поверхности материалов, синтезированных в ходе топохимической реакции 115
3.2.1. Образование дефектной шпинели феррита цинка (II) 115
3.2.2. Образование дефектной шпинели ферритов-хромитов цинка (II) 117
3.3. Разработка методов синтеза ферритов и хромитов с активной поверхностью 120
3.3.1. Формирование структуры шпинели по типу окислительно-восстановительной реакции 121
3.3.2. Формирование структуры шпинели по типу разложения солей 123
3.3.2.1. Формирование шпинелей при разложении сульфатов металлов 123
3.3.2.2. Формирование структуры шпинелей при разложении солей в лимонной кислоте 128
3.3.2.3. Формирование структуры шпинели при разложении солей в присутствии полиакриламида 130
3.4. Разработка технологических основ получения ферритов и хромитов переходных элементов со структурой шпинели в присутствии галогенидов щелочных металлов 137
3.4.1. Выбор модифицирующей добавки 138
3.4.2. Выбор температуры и продолжительности термообработки 139
3.4.3. Синтез шпинелей сложного состава 141
3.4.4. Подбор оптимального количества добавки 143
3.4.5. Изучение механизма и кинетики действия добавки
3.4.5.1. Система ZnFe2-xCrxO4 144
3.4.5.2. Система CoFe2-xCrxO4 145
3.4.5.3. Система NiFe2-xCrxO4 146
3.4.5.4. Система CuFe2-xCrxO4 148
3.4.5.5. Ферриты переходных элементов со структурой шпинели. 148
3.4.5.6. Система NiO-CoO-CuO-Cr2O3 149
3.5. Особенности формирования структуры шпинели в составах, содержащих медь и хром 153
3.6. Синтез сложных оксидных систем в присутствии хлорида калия 158
3.6.1. Изучение возможности варьирования структуры образцов при изменении технологических параметров 160
3.6.2. Изучение особенностей синтеза составов, содержащих катион Fe2+ 177
Выводы к главе 3 181
Глава 4. Сравнительная характеристика свойств синтезированных шпинелей и выбор наиболее перспективных материалов 185
4.1. Электрические свойства шпинелей 185
4.2. Каталитические свойства шпинелей в реакции разложения нитрата аммония 188
4.3. Каталитические свойства шпинелей в реакции разложения неорганических и органических примесей в водном растворе 194
4.4. Адсорбционные свойства шпинелей 201
Выводы к главе 4 205
Глава 5. Опытно-промышленная апробация способа получения ферритов и хромитов переходных элементов со структурой шпинели 208
5.1. Технологическая схема ресурсосберегающей технологии получения шпинелей 209
5.2. Опытно-промышленная апробация разработанной технологии 210
Выводы к главе 5 217
Общие выводы 219
Заключение 223
Список обозначений и сокращений 226
Список литературы 228
Приложения 295
Приложение 1. Акт о внедрении результатов диссертационной работы (ФКП «Комбинат «Каменский») 296
Приложение 2. Акт о внедрении результатов диссертационной работы (АО «Каменскволокно») 298
Приложение 3. Акт испытаний образцов катализаторов 300
Приложение 4. Акт испытаний адсорбентов катионов кадмия состава NiO-CuO-Fe2O3-Cr2O3 303
Приложение 5. Акт о внедрении результатов исследования 304
Приложение 6. Акт о внедрении результатов в учебный процесс 305
Приложение 7. Титульный лист отчета о научно-исследовательской работе 307
Приложение 8. Определение содержания оксида цинка в образцах 309
Приложение 9. Определение содержания хлорид-ионов 312
Приложение 10. Планирование продолжительности термообработки в сложных оксидных системах 314
Приложение 11. Титульный лист лабораторного технологического регламента производства цинкмедных хромитов 317
Приложение 12. Титульный лист лабораторного технологического регламента производства кобальт-никель-медных хромитов 318
Приложение 13. Протокол КХА исследования вод 319
Приложение 14. Титульный лист лабораторного технологического регламента производства никель-цинковых ферритов 320
