ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИОНООБМЕННОГО МЕТОДА СИНТЕЗА НАНОПОРОШКОВ СОЕДИНЕНИЙ СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА

Разработаны новые способы синтеза порошков сложных оксидов со структурой граната: Y₃Fe₅O₁₂, Y₃Al₅O₁₂, Y₃Fe₅₋ₓInₓO₁₂, Dy₃Fe₅O₁₂ и Gd₃Fe₅O₁₂ путем анионообменного метода с применением ионообменных смол. Исследовано влияние концентрации и природы аниона исходных растворов, способа подачи реагентов, количества и типа противоиона осадителя, температуры и времени на процесс осаждения, состав и морфологию прекурсоров. Предложено два подхода к синтезу. Прекурсоры гранатов Y₃Fe₅O₁₂, Y₃Fe₅₋ₓInₓO₁₂ и Y₃Al₅O₁₂ получены двухстадийным осаждением: сначала в контакт с полуторным молярным избытком анионита в ОН-форме приводится раствор соли иттрия в течение 20 мин, а затем в систему добавляется раствор соли алюминия (железа или совместно железа с индием) и процесс ведут еще 10 мин. Синтез прекурсоров гранатов Dy₃Fe₅O₁₂ и Gd₃Fe₅O₁₂ следует осуществлять при капельной подаче смеси исходных растворов к полуторному молярному избытку анионита в CO₃-форме. Найденные условия анионообменного осаждения с использованием анионитов обеспечивают практически полный (не менее 98%) переход ионов металлов в осадок. Определено, что частицы прекурсоров, полученные анионообменным синтезом, однородны по составу вплоть до субмикронного уровня и соответствуют стехиометрии фазы конечного продукта (граната). Проведен подбор температурно-временных режимов образования гранатов. По данным РФА, кристаллизация гранатов происходила при температурах 700 - 900°C, которые существенно ниже температур (1100 - 1300°C) образования гранатов по сравнению с традиционным твердофазным синтезом. Это можно объяснить тем, что при синтезе сложных оксидов анионообменным методом в прекурсорах достигается смешение компонентов на молекулярном уровне, что обеспечивает формирование гомогенных по структуре и составу продуктов. По данным электронно-микроскопического исследования, частицы полученных гранатов имеют средние размеры порядка 100 нм. Изучены магнитооптические свойства синтезированных гранатов Y₃Fe₅O₁₂, Y₃Fe₅₋ₓInₓO₁₂ и Dy₃Fe₅O₁₂ методом магнитного кругового дихроизма. Полученные зависимости МКД свидетельствуют о полном соответствии магнитных свойств синтезированных наночастиц свойствам массивных монокристаллов.