Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Гидротермальный синтез



2018-07-06 452 Обсуждений (0)
Гидротермальный синтез 0.00 из 5.00 0 оценок




Для получения KCa2Nb3O10 использовался описанный ранее метод. В качестве исходных соединений были взяты CaO, Nb2O5 и KOH. Оксиды перетирались в ступке, перемешивались с раствороамищёлочи, и помещались в автоклав. Было проведено 3 гидротермальных синтеза с различными концентрациями щёлочи: 6 моль, 9 моль и 12 моль. Синтезы проходили при 250OС в течение 24 часов. Полученные образцы промывались водой и сушились в эксикаторе над CaO.

Результаты РФА полученных образцов представлены на (Рис. 7)

[P1]

Рис. 7 Результаты РФА гидротермальных синтезов


 

Синтез в расплаве

Синтез в расплаве был проведён в среде расплава сульфата калия в платиновом тигле. В качестве компонентов расплава были взяты карбонат кальция CaCO3,оксид ниобияNb2O5 и соль сульфат калия K2SO4. Смесь исходных компонентов перетиралась в агатовой ступке, помещалась во флюс. Количества исходных реагентов брались cогласносогласно статье[P2] [12]. Далее выдерживалась в муфельной печи при температуре 1100ºСoв течение 2 часов данная температура выдерживалась в течение 24 часов, с дальнейшим охлаждением до температуры 800ºСo в течение 30 часов, с дальнейшим охлаждением по мере остывания печи. Полученный образец промывался водой от флюса и высушивался в эксикаторе в течении суток.

K2SO4+4CaCO3+3Nb2O5 (5:4:3) → 2KCa2Nb3O10+SO3

Рентгенофазовый анализ показал, что было получено однофазное соединение,однако с заметными количествамиразличных примесных фаз (KNbO3, Ca4Nb2O9 и CaNb2O6). (Рис. 8).

[P3]

Рис. 8Результаты РФАполученногоKCa2Nb3O10 в расплаве K2SO4


2.1.3 Протонирование полученного KCa2Nb3O10

Соединение HCa2Nb3O10*1.5H2O было получено путем замещения ионов K+ в исходных фазах KCa2Nb3O10 на H+, в соответствии с реакцией:

KCa2Nb3O10 + 2H+ → HCa2Nb3O10*1,5H2O + 2K+

Порошок сложного оксида KCa2Nb3O10 заливался избытком раствора азотной кислоты(12 моль). Полученная таким образом суспензия перемешивалась с помощью магнитной мешалки при комнатной температуре в течение 24 часов.Затем вещество отфильтровывали, промывали водой и сушили при комнатной температуре над CaO в течение 36 часов.

Контроль над результатами синтеза осуществлялся с использованием метода РФА(Рис. 9).

[P4] [HA5]

Рис. 9Результаты РФАпротонированной формы


 

Интеркаляция глицина

Далее, полученная ранее протонированная форма подвергалась интеркаляции. В роли интеркалятов выступали аминоуксусная кислота и н-бутиламин. Были проведены две серии опытов по получению интеркалированных производных с глицином с варьирование температуры, длительности, а также количества глицина. Данные о проводимых опытах представлены вТаблица 1:


 

Таблица 1 Условия проведенных опытов с глицином

  Производные глицина  
В-во:глицин (моль) Комнатная температура При 60ºСo
1:1 1 день 1 день
1:1 7 дней 7 дней
1:1 30 дней 30 дней
1:10 1 день 1 день
1:10 7 дней 7 дней
1:10 30 дней 30 дней

 

Методом РФА были получены дифрактограммы , которые сравнивались сгидратированнымиидигидратированнымиформаминашегопротонированногосоединения(Рис. 10)

 

Рис. 10Результаты РФА производных глицина

По данным видно, что в ходе взаимодействия с глицином (1:10) при 60ºC произошло образование новых фаз. В дальнейшем будут проводиться дополнительные исследования для идентификации полученной нами фазы, но не в рамках этой курсовой работы.

Так же была проведена интеркаляция н-бутиламина в межслоевое пространство нашей протонированной формы. Опыт проводился по ранее разработанной внашей лаборатории методике. Для получения производной н-бутиламинабрали 1 грамм полученного ранее HCa2Nb3O10 и смешивали с 20 мл н‑бутиламина, полученная смесь перемешивалась в сосуде, который далее помещался в автоклав и крепко закручивался идалее помещался в микроволновую установку. Интеркаляцияпроходила в течение 1 часа при150ºС.После окончания опыта автоклав охлаждался в воде в течение 30 минут, затем полученное соединение фильтровалось и сушилось в эксикаторе над CaO. Результаты РФА показаны на рисунке(Рис. 11)

Рис. 11Результаты РФА производной н-бутиамина

Анализ данных РФА показал, что н-бутиламиновое производное было успешно получено.

Выводы

1. Синтезирован трёхслойный ниобатKCa2Nb3O10твёрдофазным высокотемпературным методом.

2. Методом синтеза в расплаве удалось получить нужную фазу KCa2Nb3O10 однакос существенным количеством примесей.

3. Методом гидротермального синтеза получить нужное соединение не удалось.

4. Получена протонированная и гидратированная форма HСa2Nb3O10*1.5H2Oпутёмобработки слоистого оксида KCa2Nb3O10 в растворе12М азотной кислоты.

5. Получены органо-неорганическиеинтеркалированные производные с н-бутиламином.

6. Исследована возможность интеркаляции глицина в .HСa2Nb3O10*1.5H2O.

Благодарности

Данная курсовая работа была выполнена с использованием оборудования научного парка СПбГУ, которому хочется выразить благодарность. Также выражаю благодарность своему научному руководителю Силюкову Олегу Игоревичу за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов, руководителю лаборатории Зверевой И.А. и всему коллективу лаборатории термодинамико-кинетических исследований наноструктурированных систем кафедры химической термодинамики и кинетики СПбГУ.


 

Список литературы

1. S. N. Ruddlesden, P. Popper. ActaCrystallogr., 10, 538 (1957)

2. M. Dion, M. Ganne, L. De Chimie, M. Dion. Mater. Res. Bull., 16, 1429 (1981)

3 B. Aurivillius. Ark. Kemi, 1, 463 (1949)

4. J. Gopalakrishnan, V. Bhat, “A2Ln2Ti3O10 (A = potassium or rubidium; Ln = lanthanum or rare earth): a new series of layered perovskites exhibiting ion exchange,” Inorg. Chem., vol. 26, pp. 4299–4301, 1987.

5. M. Kato, T. Kajita, R. Hanakago, Y. Koike, “Search for new superconductors by the Liintercalation into layered perovskites,” Phys. C Supercond., vol. 445–448, pp. 26–30, Oct. 2006.

6. K. G. S. Ranmohotti, E. Josepha, J. Choi, J. Zhang, J. B. Wiley, “Topochemical manipulation of perovskites: low-temperature reaction strategies for directing structure and properties,” Adv. Mater., vol. 23, no. 4, pp. 442–60, Jan. 2011.

7. T. Sivakumar, S. Lofland, K. Ramanujachary, K. Ramesha, G. Subbanna, J. Gopalakrishnan, “Transforming n=1 members of the Ruddlesden–Popper phases to a n=3 member through metathesis: synthesis of a new layered perovskite, Ca2La2CuTi2O10,” J. Solid State Chem., vol. 177, no. 7, pp. 2635–2638, Jul. 2004.

 

8. J. Gopalakrishnan, S. Uma, V. Bhat, “Synthesis of layered perovskite oxides, ACa2-xLaxNb3xTix010 (A=K, Rb, Cs), and characterization of new solid acids, HCa2-xLaxNb3-xTixO10 (0<x<2), exhibiting variable bronsted acidity,” Chem. Mater., vol. 10, no. 13, pp. 132–136, 1993.

9. N. Kinomura, N. Kumada, “Intercalation of weak Lewis bases into HTaWO6•nH2O,” Solid State Ionics, vol. 51, p. 1, 1992.

10 Ю. М. Таиров, В. Ф. Цветков, “Технология полупроводниковых и диэлектрических приборов,” С.-Пб. Лань, стр. 322–396, 2002.

11.Fukuoka, H., Isami, T., & Yamanaka, S. (2000).Crystal Structure of a Layered PerovskiteNiobate KCa2Nb3O10. Journal of Solid State Chemistry, 151(1), 40–45.

12. Settanni, G., Zhou, J., Suo, T., Schöttler, S., Landfester, K., Schmid, F., &Mailänder, V. (2016). Protein corona composition of PEGylated nanoparticles correlates strongly with amino acid composition of protein surface.[P6]

 

[P1] пики Ca2Nb2O7 еще не все

[P2]Почему кстати ты про второй синтез с вдвое большим количеством сульфата и другой температурой ничего не пишешь?

[P3]Еще не ВСЕ примеси * и точку с запятой исправь

[P4]Сравниваешь с дегидратированной, а надо с гидратированной на 1.5 воды

[HA5]

[P6]Список литературы приведи в порядок (всё одинаково оформи) и индексы поправь



2018-07-06 452 Обсуждений (0)
Гидротермальный синтез 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Гидротермальный синтез

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (452)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.01 сек.)