Северский технологический институт, г. Северск

А. С. Буйновский, проф., каф. «Химия и технология материалов современной энергетики»

Инновационно-технологический центр, Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета, г. Томск

Е. В. Обходская, аспирант, мл. науч. сотр., e-mail: lenaobx@yandex.ru

В. И. Сачков, доцент, зав. лаб.

Рассмотрены результаты разработки и применения плазмохимического метода для получения и переработки разнообразных целевых продуктов. Разработана лабораторная установка для проведения экспериментальных исследований плазмохимического процесса получения дисперсных оксидов ряда редкоземельных металлов. В ней использован высокочастотный индукционный плазмотрон. В основу предлагаемого метода положены процессы плазмотермической термодеструкции и денитрации растворов солей металлов с последующей конверсией в порошки оксидов в потоке плазмы, осуществляемые в рабочем пространстве установки. Плазмохимический способ позволяет осуществлять максимально быстрый синтез материала (10^–3–10^–1 с). В качестве исходных материалов при получении порошков оксидов применяли водно-солевые растворы циркония, титана, церия и иттрия с концентрацией металла 20, 30, 50, 70, 90 и 100 г/л. Исследования свойств данных материалов и полученных продуктов осуществляли с применением современных физико-химических методов. Установлено, что основными морфологическими составляющими порошков являются поликристаллические пустотелые сферы и их обломки — прозрачные пленки и частицы неправильной формы. Средние размеры (диаметры) сфер составляют 0,77 мкм, зерен в них — 31 нм. Синтезированные материалы содержат в своей структуре кристаллическую и аморфную модификации веществ. Определены факторы, влияющие на состав и качество получаемых порошков. Установлено, что при увеличении концентрации раствора нитрата металла в интервале 20–100 г/л средний размер частиц порошка увеличивается от 0,03 до 1 мкм.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ соглашение 14.132.21.1582 «Изучение процесса получения дисперсных порошков на основе оксидов ряда редкоземельных металлов на плазмохимической установке».

1. Буйновский А. С., Макасеев А. Ю., Макасеев Ю. Н., Обходская Е. В. и др. Фторидная технология получения магнитных материалов на основе редкоземельных элементов для ядерной энергетики. Часть 1. Внепечная фторидная технология редкоземельных сплавов. — Томск : Изд-во Том. государственного ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2012. — 435 с.
2. Иванов В. К., Полежаева О. С., Третьяков Ю. Д. Нанокрис таллический диоксид церия: синтез, структурно-чувствительные свойства и перспективные области применения // Рос. хим. журн. 2009. Т. 53, № 2. С. 56–67.
3. Дробот Д. В., Чуб А. В., Воронов В. В., Федоров П. П., Иванов В. К., Полежаева О. С. Получение наночастиц диоксида церия // Неорганические материалы. 2008. Т. 44, № 8. С. 966–968.
4. Буйновский А. С., Сачков В. И., Обходская Е. В. Получение оксида церия методом плазмохимической конверсии из нитратных растворов // Изв. вузов. Физика. 2012. № 2/2. С. 181–184.
5. Крапивина С. А. Плазмохимические технологические процессы. — Л. : Химия, 1981. — 247 с.
6. Дедов Н. В., Дорда Ф. А., Коробцев В. П., Кутявин Э. М., Соловьев А. И. Плазмохимический способ получения ультра- и тонкодисперсных порошков оксидов металлов и области их применения // Новые промышленные технологии. 1994. № 1 (261). С. 38–42.
7. Сурис А. Л. Плазмохимические процессы и аппараты. — М. : Химия, 1989. – 304 с.
8. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. — Л. : Гидрометеоиздат, 1986. — 183 с.
9. Чернявский К. С. Стереология в металловедении. — М. : Металлургия, 1977. — 208 с.