Проекты

Синтез и исследование свойств ортотанталата и ортониобата Европия

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Прикладная химия. Материаловедение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Материаловедение
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1553 имени В.И. Вернадского
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

В настоящее время большое внимание уделяется созданию оксидных материалов, обладающих пьезоэлектрическими, нелинейными оптическими свойствами и являющимися люминофорами. К таким материалам и их компонентам относятся ниобаты и танталаты редкоземельных элементов. Диоксид циркония находит применение как компонент термозащитных покрытий. Чтобы использовать его в виде материала, необходимо стабилизировать тетрагональную модификацию, в более ранних исследованиях такую стабилизацию проводили оксидами иттрия или лантана. Однако в последнее время состав стабилизирующих добавок усложняется. Одним из перспективных направлений является стабилизация танталатами редкоземельных элементов.

Цель

Получение ортониобата и ортотанталата европия различными методами.

 

Задачи

 

  1. Осуществление синтеза EuTaO4 и EuNbO4 методами твердофазного взаимодействия, осаждения из растворов и выделения из расплава солей.

  2. Идентификация полученных образцов методом рентгенофазового анализа (РФА).

  3. Расчёт кристаллографических параметров однофазных продуктов.

  4. Исследование влияния добавок EuTaO4 и EuNbO4 к диоксиду циркония.

 

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Автоматический порошковый дифрактометр Bruker D8 Advance

  • Синхронный термоанализатор с платиновой печью STA 449 F1 Jupiter® фирмы Netzsch Geratebau GmbH (Германия)

Описание работы

При синтезе твердофазным методом и методом осаждения из раствора автором были получены однофазовые образцы ортотанталата и ортониобата европия. Отжиг проводился в муфельной печи при температуре 1000–1500 ºC.

Для анализа получаемых образцов использовался метод РФА (рентгенофазового анализа). При использовании расплава сульфатов щелочных металлов автор не смог получить чистый продукт реакции. Автором были рассчитаны кристаллографические параметры однофазных ортониобата европия и ортотанталата европия для сравнения с литературными образцами. При стабилизации диоксида циркония автор пользовался методом обратного осаждения. Далее посредством термического анализа была установлена хорошая стабилизация полученного комплекса.

Результаты работы/выводы

  1. Был выполнен синтез ортотанталата и ортониобата Европия различными методами.

  2. Используя метод осаждения из раствора, можно добиться снижения температуры синтеза более чем на 400 °С.

  3. Использование расплава сульфатов щелочных металлов не приводит к получению одного продукта реакции.

  4. Рассчитанные кристаллографические параметры однофазных ортониобата европия и ортотанталата европия показывают хорошее сходство с литературными значениями.

  5. Стабилизации тетрагонального диоксида циркония способствуют ортотанталат европия и частично оксид европия, ортониобат европия на стабилизацию не влияет.

Перспективы использования результатов работы

Полученное соединение возможно использовать в качестве термически стабильного керамического материала, обладающего свойствами люминофора.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Лаборатория термического анализа Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова (ИОНХ РАН)