Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
ФЕРРИТЫ-ХРОМИТЫ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ: СИНТЕЗ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА
Иванов В В, Ульянов А К, Шабельская Н П,
4.1. Пористость твердых растворов MFe2–xCrxO4 (M = Co, Ni, Cu, Zn)
Пористость твердых веществ характеризует полноту их спекания и предопределяет в известной степени химическую активность. Данные по исследованию общей пористости образцов твердых растворов MFe2–хCrхO4 (M = Ni, Co, Cu, Zn) приведены в табл. 4.1–4.2 и представлены на рис. 4.1, 4.2. Согласно проведенному исследованию, зависимости пористости шпинелей от природы двухвалентного катиона не выявлено. Однако существенным фактом является то, что в фазах с пониженной симметрией пористость увеличивается (рис. 4.2). Связано такое изменение пористости, по-видимому, с образованием структуры с повышенной дефектностью. В пользу этого предположения может свидетельствовать и тот факт, что образование «чистых» ферритов и хромитов сопровождается возникновением наиболее плотной структуры (пористость этих составов минимальная). В середине ряда твердых растворов пористость увеличивается, что может быть связано с условиями образования твердых растворов. Как было описано выше, синтез смешанной шпинели проходит через стадию образования соединений промежуточного состава, что приводит, по–видимому, к образованию более «рыхлой» структуры.
Таким образом, в результате исследования зависимости пористости синтезированных твердых растворов от параметра состава х установлено, что минимальную пористость имеют образцы «чистых» феррита и хромита двухвалентных металлов. В середине ряда твердых растворов пористость образцов увеличивается. Образование низкосимметричных фаз сопровождается, как правило, возникновением структуры, характеризующейся повышенными значениями пористости шпинелей.
Для шпинелей, полученных введением в состав шихты хлорида калия, проводили определение плотности (после удаления KCl) по формуле П = (?1 – ?2).100/?2 (здесь ?1 – плотность пористой шпинели, г/см3;
?2 – пикнометрическая плотность материала, г/см3). Результаты исследования приведены в табл. 4.2 и на рис. 4.3.
Следует отметить, что пористость шпинелей, полученных по керамической технологии (табл. 4.1) и с применением хлорида калия (табл. 4.2), различаются незначительно (в среднем на 2–3 %).
Таблица 4.1
Пористость твердых растворов MFe2–хCrхO4 (M = Co, Ni, Cu, Zn)
|
Значение х в твердом растворе |
Плотность, г/см3 и пористость, % шпинелей |
|||||||||||
|
CoFe2–хCrхO4 |
NiFe2–хCrхO4 |
CuFe2–хCrхO4 |
ZnFe2–хCrхO4 |
|||||||||
|
?кр |
? |
П |
?кр |
? |
П |
?кр |
? |
П |
?кр |
? |
П |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
0,0 |
2,986 |
2,941 |
1,5 |
5,339 |
4,912 |
8,0 |
3,007 |
2,828 |
5,9 |
2,978 |
2,874 |
3,5 |
|
0,1 |
2,986 |
2,926 |
2,0 |
5,358 |
4,560 |
14,9 |
2,997 |
2,812 |
6,2 |
2,977 |
2,754 |
7,5 |
|
0,2 |
2,982 |
2,899 |
2,8 |
5,391 |
4,636 |
14,0 |
2,986 |
2,741 |
8,2 |
2,977 |
2,748 |
7,7 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
0,3 |
2,975 |
2,862 |
3,8 |
5,402 |
4,494 |
16,8 |
2,978 |
2,662 |
10,6 |
2,976 |
2,714 |
8,9 |
|
0,4 |
2,970 |
2,818 |
5,1 |
5,407 |
4,326 |
20,0 |
2,978 |
2,683 |
9,9 |
2,975 |
2,683 |
9,8 |
|
0,5 |
2,965 |
2,784 |
6,1 |
5,420 |
4,293 |
20,8 |
2,072 |
2,708 |
8,9 |
2,972 |
2,589 |
12,9 |
|
0,6 |
2,959 |
2,758 |
6,8 |
5,438 |
4,155 |
23,6 |
2,965 |
2,705 |
8,8 |
2,968 |
2,499 |
15,8 |
|
0,7 |
2,954 |
2,665 |
9,8 |
5,452 |
4,187 |
23,2 |
2,958 |
2,714 |
8,2 |
2,964 |
2,442 |
17,6 |
|
0,8 |
2,947 |
2,663 |
11,0 |
5,469 |
4,211 |
23,0 |
2,952 |
2,731 |
7,5 |
2,964 |
2,422 |
18,3 |
|
0,9 |
2,940 |
2,602 |
11,5 |
5,489 |
4,227 |
23,0 |
2,945 |
2,727 |
7,4 |
2,958 |
2,355 |
20,4 |
|
1,0 |
2,933 |
2,555 |
12,9 |
5,489 |
4,188 |
23,7 |
2,938 |
2,724 |
7,3 |
2,960 |
2,341 |
20,9 |
|
1,1 |
2,927 |
2,517 |
14,0 |
5,485 |
4,185 |
23,7 |
2,932 |
2,705 |
7,7 |
2,956 |
2,350 |
20,5 |
|
1,2 |
2,923 |
2,508 |
14,2 |
5,568 |
4,059 |
27,1 |
2,937 |
2,761 |
6,0 |
2,952 |
2,362 |
20,0 |
|
1,3 |
2,920 |
2,482 |
15,0 |
5,567 |
4,008 |
28,0 |
2,927 |
2,747 |
6,2 |
2,951 |
2,376 |
19,5 |
|
1,4 |
2,917 |
2,477 |
15,1 |
5,589 |
4,069 |
27,2 |
2,915 |
2,762 |
5,2 |
2,950 |
2,392 |
18,9 |
|
1,5 |
2,914 |
2,448 |
16,0 |
5,509 |
4,198 |
23,8 |
2,913 |
2,847 |
2,3 |
2,949 |
2,486 |
15,7 |
|
1,6 |
2,911 |
2,442 |
16,1 |
5,530 |
4,109 |
25,7 |
2,909 |
2,862 |
1,6 |
2,945 |
2,509 |
14,8 |
|
1,7 |
2,915 |
2,492 |
14,5 |
5,531 |
4,148 |
25,0 |
2,904 |
2,864 |
1,4 |
2,941 |
2,544 |
13,5 |
|
1,8 |
2,914 |
2,521 |
13,5 |
5,539 |
4,276 |
22,8 |
2,902 |
2,933 |
1,1 |
2,935 |
2,612 |
11,0 |
|
1,9 |
2,910 |
2,561 |
12,0 |
5,573 |
4,559 |
18,2 |
2,918 |
2,943 |
0,8 |
2,932 |
2,703 |
7,8 |
|
2,0 |
2,911 |
2,707 |
7,0 |
5,582 |
4,627 |
17,1 |
2,911 |
2,888 |
0,8 |
2,931 |
2,787 |
4,9 |
Таблица 4.2
Пористость твердых растворов MFe2–хCrхO4 (M = Co, Ni, Cu, Zn), синтезированных в присутствии хлорида калия
|
Значение |
Плотность, г/см3 и пористость, % шпинелей |
|||||||||||
|
CoFe2–хCrхO4 |
NiFe2–хCrхO4 |
CuFe2–хCrхO4 |
ZnFe2–хCrхO4 |
|||||||||
|
?п |
? |
П |
?п |
? |
П |
?п |
? |
П |
?п |
? |
П |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
0,0 |
3,156 |
3,235 |
2,5 |
5,846 |
6,477 |
10,8 |
3,284 |
3,507 |
6,8 |
3,361 |
3,542 |
5,4 |
|
0,2 |
3,097 |
3,218 |
3,9 |
5,864 |
6,878 |
17,3 |
3,163 |
3,473 |
9,8 |
3,359 |
3,681 |
9,6 |
|
0,4 |
3,036 |
3,215 |
5,9 |
5,932 |
7,332 |
23,6 |
3,152 |
3,527 |
11,9 |
3,342 |
3,706 |
11,5 |
|
0,6 |
3,014 |
3,255 |
8,0 |
5,966 |
7,625 |
27,8 |
3,133 |
3,459 |
10,4 |
3,340 |
3,945 |
18,1 |
|
0,8 |
3,001 |
3,376 |
12,5 |
5,984 |
7,624 |
27,4 |
3,124 |
3,427 |
9,7 |
3,311 |
4,016 |
21,3 |
|
1,0 |
2,984 |
3,405 |
14,1 |
6,003 |
7,684 |
28,0 |
3,111 |
3,410 |
9,6 |
3,294 |
4,078 |
23,8 |
|
1,2 |
2,963 |
3,449 |
16,4 |
6,121 |
8,025 |
31,1 |
3,008 |
3,231 |
7,4 |
3,262 |
4,051 |
24,2 |
|
1,4 |
2,956 |
3,485 |
17,9 |
6,196 |
8,142 |
31,4 |
2,986 |
3,192 |
6,9 |
3,243 |
3,924 |
21,0 |
|
1,6 |
2,933 |
3,479 |
18,6 |
6,008 |
7,786 |
29,6 |
2,981 |
3,088 |
3,6 |
3,238 |
3,792 |
17,1 |
|
1,8 |
2,931 |
3,382 |
15,4 |
6,012 |
7,473 |
24,3 |
2,964 |
3,053 |
3,0 |
3,229 |
3,658 |
13,3 |
|
2,0 |
2,929 |
3,184 |
8,7 |
6,124 |
7,416 |
21,1 |
2,970 |
3,041 |
2,4 |
3,222 |
3,451 |
7,1 |
Из анализа результатов проведенных исследований пористости шпинелей, полученных по различным технологиям, можно сделать вывод, что синтез в присутствии хлорида калия увеличивает пористость образцов. Общий вид кривых концентрационных зависимостей пористости шпинелей состава MFe2–xCrxO4 (M = Co, Ni, Cu, Zn) не изменяется с изменением технологии их получения.