Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

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
х

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.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074