Физико-химические основы формирования квазиодномерных оксидных наночастиц в условиях методов «мягкой химии» и наноструктурированные материалы энергетического назначения на их основе

Объектами исследования являются гидроксиды магния и никеля, гидросиликатные наносвитки со структурой хризотила, полититанаты щелочных металлов, висмутаты хрома, композиты на основе ортофосфаты лантана и оксидов алюминия и циркония. В системе Mg(OH)2-Ni(OH)2 синтезирован непрерывный ряд твердых растворов Mg1-xNix(OH)2 с шагом 0.1. Изучено влияние содержания никеля в наночастицах Mg1-xNix(OH)2, образующихся в условиях обратного соосаждения, на их структурные характеристики, морфологию, размерные параметры кристаллитов и частиц. Показано, что наночастицы в виде пластин являются преимущественно монокристаллическими. Определено, что при содержании никеля в гидроксидном твердом растворе х ≥ 0.4 резко уменьшается размер частиц и увеличивается количество дефектов упаковки. Выявлена зависимость температуры дегидратации наночастиц Mg1-xNix(OH)2 от содержания никеля. Определено влияние способа смешения жидкофазных реагентов на размерные параметры кристаллитов и частиц нанокристаллического гидроксида магния(никеля). Изучено влияние размерных параметров наночастиц гидроксида магния, полученных различными способам, на образование гидросиликатных наносвитков состава Mg3Si2O5(OH)4 в гидротермальных условиях, их геометрические характеристики и термическое поведение. Получена высокопористая керамика на основе материалов со структурой типа голландита в системах Met2O – Met`O(Met`2O3) – TiO2 (Met =K, Cs; Met` = Mg, Ni, Cu, Al, Fe). На основании изучения электропроводности полученных фаз установлено, что голландиты, содержащие в октаэдрической подрешетке Ni, Mg и Al проявили высокую чувствительность к присутствию водорода. Проводимость на воздухе и в смеси 95%Ar/5%H2 отличается для них примерно в 600 – 1000 раз, что делает их перспективными материалами для изготовления сенсоров на водород. При этом фазовый состав полученного материала, согласно данным РФА, сохранялся после многократного повторения цикла восстановление/окисление при температуре ≤ 800 °C. Гидротермальным методом были синтезированы наноразмерные формы титаната калия с различным содержанием магния (до 10 ат.%). Установлено, что площадь удельной поверхности данных наноматериалов максимальна при добавлении 2,5 ат. % Mg (304,2 м2/г), дальнейшее увеличение его концентрации снижает Sуд. Исследована кинетика сорбции и фотокаталитическая активность данного ряда составов на модельном красителе - метиленовом голубом и сорбция ионов Sr2+. Показана эффективность использования метода сжигания нитратных композиций с маннитом C6H14O6 для синтеза новых функциональных материалов в системах MeO–Cr2O3–Bi2O3 (Me = Sr, Ca) и PbO – Bi2O3. Установлено, этим методом можно получить эффективный фотокатализатор на основе -φ Bi8Pb5O17, а также твердые электролиты на основе фаз Bi14CrO24 (β1) и Bi10Cr2O21 (β2). Самую высокую кислород-электронную проводимость среди исследованных составов показал образец, синтезированный в соотношении 18(Bi2O3):1(Cr2O3) с легированием 10 мол. % СаО. Значение его проводимости при 600 С составило⁰ σ ~ 1,0 × 10 -2 См/см. Степень разложения красителя МО с использованием фотокатализаторов на основе -φ Bi8Pb5O17 достигала ≥99% после 3 ч. облучения. На основе разработанного оригинального золь-гель синтеза композиций, основанного на раздельном осаждении компонентов с последующим их смешением и спеканием, получены композиты в системах LaPO4‒Al2O3, LaPO4‒Y2O3, LaPO4–ZrO2. Методами РФА, ДСК/ТГ, сорбтометрии изучены физико-химические свойства порошков, а их спекание методом дилатометрии. В результате получены керамические композиционные материалы с высокими показателями плотности и микротвердости, химической и термической стойкости, низкой теплопроводностью. Новый цинкофосфат, кристаллизующийся в нецентросимметричной пространственной группе P21 был обнаружен в концентрационной области 0.4≤x≤0.6 составов K2-xCsxZn3(P2O7)2. Также подтверждено формирование твердого раствора при 1.4≤х≤2.0 на основе соединения Cs2Zn3(P2O7)2.