Неорганические материалы

Электросопротивление и поперечное магнетосопротивление (МС) монокристалла n-CdAs₂ измерялись при давлении до 50 ГПа и комнатной температуре. С увеличением давления увеличивается отрицательное баросопротивление, возрастающее с магнитным полем и достигающее максимума в 8% при 1 Тл. Обнаружен резкий рост отрицательного МС в области давлений, предшествующих структурным изменениям. Измеренные свойства позволили впервые идентифицировать новый структурный фазовый переход I рода, наблюдающийся в окрестности 35 ГПа при компрессии и в области 20 ГПа при декомпрессии. Барический гистерезис шириной 15 ГПа свидетельствует о наличии метастабильной высокобарической фазы и сосуществовании низко- и высокобарической фаз в широком интервале давлений.

В работе получена графитовая фольга (ГФ) из терморасширенного графита на основе интеркалированных соединений графита (ИСГ) с азотной кислотой IV, III, II ступеней и ИСГ с азотной и ортофосфорной кислотами. Структура полученных ИСГ и образование определенной ступени, а также внедрение фосфорной кислоты подтверждались методом рентгенофазового анализа. Морфология промежуточных продуктов (окисленного графита и терморасширенного графита) и конечной ГФ исследовалась методом сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией. Подтверждено наличие фосфора в промежуточных продуктах и ГФ на основе ИСГ с азотной и фосфорной кислотами. Термический анализ показал большую термическую устойчивость на воздухе при повышенной температуре ГФ на основе ИСГ с азотной кислотой IV ступени в сравнении со II ступенью, а также значительное увеличение термической устойчивости ГФ на основе ИСГ с азотной и фосфорной кислотами.

Получение карбонитрида титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в течение десятилетий выполнялось путем сжигания порошковой смеси в атмосфере азота при высоком давлении (до 80 атм). В данной работе впервые выполнено исследование синтеза карбонитрида титана в бомбе постоянного давления из гранулированных смесей. Исследована зависимость содержания азота в карбонитриде от условий синтеза из смесей Ti + 0.5C и TiC + Ti: давление газа в процессе синтеза, комбинации низкого давления при сгорании смеси и более высокого при остывании образца. Проведено сравнение карбонитридов титана, синтезированных из гранулированных смесей в бомбе постоянного давления и в проточном реакторе при давлении, не превышающем 1 атм. Химический анализ показал, что содержание азота в продукте, полученном в бомбе постоянного давления, достигает 5.1% (под давлением 16 атм), а в проточном реакторе (перепад давлений 1 атм) – 8%. Замена исходного состава Ti + 0.5C на TiC + Ti привела к повышению содержания азота в продукте из бомбы постоянного давления до 9%, а из проточного реактора – до 9.4%. Синтез карбонитрида титана из гранулированной шихты в проточном реакторе не требует высокого давления азота, обеспечивает получение карбонитрида, близкого по составу к TiC0.5N0.5, и является перспективным для масштабирования процесса.

Электрохимические свойства пленки диоксида марганца, полученной в результате электрохимического осаждения из 1 М MnSO4 + 1 М LiClO4, исследованы в 0.5 М водных растворах Li2SO4, Na2SO4 и K2SO4. Структурные характеристики и элементный состав образцов МnO2 изучены методами рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Электрохимические характеристики электродов определены методами циклической вольт-амперометрии, гальваностатического заряда-разряда и импедансной спектроскопии. Установлено, что удельная емкость наночастиц MnO2 зависит от состава водного электролита. Во всех растворах у электродов MnO2 реализуется смешанный механизм накопления заряда. Показано, что при низких скоростях развертки 1 мВ/с наибольшая емкость электрода 426 Ф/г наблюдается в 0.5 М растворе Na2SO4.

Охарактеризован отход переработки сподуменового концентрата, полученного из руды Кольского полуострова, проведена оценка его кристаллизационных свойств и установлена возможность получения стеклокристаллических материалов на его основе без использования традиционных природных ресурсов и с минимальным добавлением минерального сырья. На основе отхода переработки сподуменового концентрата с использованием технологии двухступенчатой термообработки получены ситаллы с физико-механическими свойствами, сопоставимыми с промышленными шлакоситаллами (плотность — 2.63 и 2.61 г/см3, микротвердость — 7.08 и 7.24 ГПа соответственно). Добавка SiO2 и CaO к отходу переработки сподуменового концентрата позволяет изменить целевую кристаллическую фазу на анортит, что позволит повысить температурную устойчивость и огнестойкость ситалла. Установлено, что эффективным катализатором кристаллизации в исследуемой системе CaO–Al2O3–SiO2 является фтор в количестве 1–2 мас.%. По совокупности физико-механических свойств полученные ситаллы могут быть рекомендованы для производства строительных материалов.

Изучены параметры кристаллической структуры, диэлектрические и локальные пьезоэлектрические свойства керамических твердых растворов (Na0.5–xBaxBi0.5)TiO3 (x < 0.1), модифицированных добавкой CuO. Объем псевдокубической перовскитной ячейки увеличивается с увеличением x. Температура фазовых переходов, определяемая пиками диэлектрической проницаемости, смещается от ~600 до 400 K с увеличением x до 0.04. Повышение эффективного значения локального пьезоэлектрического коэффициента d₃₃, наблюдаемое для образцов с x = 0.08, коррелирует с повышением диэлектрической проницаемости при комнатной температуре, подтверждая положительное влияние модифицирования катионами Ba2+ на функциональные свойства керамики NBT.

В работе полимерно-солевым методом синтезированы нанокомпозиты ZnO–Zn3(VO4)2 и исследованы их кристаллическая структура, морфология, адсорбционные и фотокаталитические свойства. Установлено, что полученные пористые оксидные композиты обладают фотокаталитическими свойствами и состоят из нанокристаллов ZnO и Zn3(VO4)2, имеющих размер 20–40 нм. Кинетика адсорбции молекул органического красителя из водных растворов на поверхность нанокомпозитов описывается уравнением псевдовторого порядка. Установлено, что увеличение содержания в исходных золях поливинилпирролидона с 14.9 до 47.2 мас.% приводит к уменьшению размера формирующихся кристаллов ZnO и повышению скорости фотокаталитического разложения красителя. Показано, что кинетика фотокаталитического разложения в растворе красителя Chicago Blue Sky хорошо описывается уравнениями псевдопервого и псевдовторого порядков. Синтезированные пористые нанокомпозиты перспективны для применения в фотокаталитических системах очистки воды от органических загрязнений.