Ионные расплавы как среды для управления реакционной способностью оксидных материалов

Цель: получение новых сведений о влиянии ионных расплавов на реакционную способность оксидных материалов и поиск условий для создания новых функциональных материалов с заданными физико-химическими свойствами. Проведены прямые исследования in situ методом рамановской спектроскопии гомогенных и гетерофазных высокотемпературных систем, дополненные измерением теплофизических свойств (теплопроводность, теплоемкость), калорических эффектов в процессе плавления солевой фазы. Произведены расчеты термодинамических параметров взаимодействия компонентов оксидно-солевой системы, расчеты аb initio структуры и колебательных спектров, электропроводности. Дана оценка микродинамических параметров отдельных ионов, и выявлена их связь с транспортными свойствами расплава. Изучены новые сведения о влиянии состава хлоридных расплавов на реакционную способность оксида свинца. Определена растворимость PbO в расплавленной смеси PbCl₂ - CsCl в зависимости от температуры и содержания хлорида свинца, и рассчитаны термодинамические параметры растворения. Установлены фазовые равновесия в тройной системе PbO - PbCl₂ -CsCl, добавка оксида свинца в которых составила до 20 мол. %. Измерена электропроводность расплава тройной системы PbO - PbCl₂ -CsCl в зависимости от температуры и состава электролита. Впервые in situ с использованием спектральных методов доказано химическое взаимодействие оксида свинца (II) с расплавом PbCl₂ - CsCl, и определены тип, строение и состав образующихся в расплавах оксихлоридных ионных группировок, существенно влияющих на свойства и реакционную способность электролитов для переработки техногенного свинецсодержащего сырья. Получены сведения о различной реакционной способности мелкодисперсных порошков α- и γ- модификаций Al₂O₃ в расплавленной карбонатно-хлоридной смеси (Li₂CO₃ - Na₂CO₃ - K₂CO₃)эвт-NaCl. Предложен механизм взаимодействия γ-Al₂O₃ с карбонатно-хлоридным расплавом. Получены доказательства химической инертности α-модификации Al₂O₃ в среде расплавленной карбонатно-хлоридной смеси (Li₂CO₃ - Na₂CO₃ - K₂CO₃)эвт-NaCl. Проведено комплексное исследование строения, тепло- и ионпроводящих свойств загущенного мелкодисперсным порошком α-Al₂O₃ карбонатно-хлоридного расплава. α-Al₂O₃ рекомендован как загуститель или материал спеченной матрицы карбонатного топливного элемента на основе расплава тройной эвтектической смеси карбонатов лития, натрия и калия, эксплуатируемого при температурах от 450 до 500°С.