Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

4.2. Растворимость твердых растворов MFe2–xCrxO4 (M = Co, Ni, Zn)

Для оценки технологических свойств твердых растворов со структурой шпинели состава MFe2–xCrxO4 (M – Co, Ni, Zn) проведено исследование отношения указанных веществ к минеральным растворителям. Спеченные по керамической технологии образцы измельчали до размера частиц, проходящих через сито 006. Для исследования растворимости были взяты навески шпинелей по 40–60 мг с точностью 0,001 г, помещены в пробирки и залиты растворами соответствующих минеральных растворителей: натриевой щелочи (с концентрацией 20 % (масс.)), соляной (12 % (масс.)) и азотной (11 % (масс.)) кислот. Растворение проводили при комнатной температуре в течение 14 суток, периодически перемешивая содержимое пробирок. По окончании процесса твердый остаток отфильтровали, промыли дистиллированной водой и взвесили. Результаты представлены на рис. 4.4.

_4_4.tif

Рис. 4.4. Растворимость шпинельных твердых растворов:
а – система ZnFe2–xCrxO4; б – система CoFe2–xCrxO4

В результате проведенного исследования установлено, что растворимость шпинелей в натриевой щелочи, как правило, выше, чем в минеральных кислотах; исключение составляют феррит кобальта (II) и хромит кобальта (II), для которых лучшим растворителем оказалась азотная кислота. Растворимость ферритов и хромитов цинка и кобальта (II) ниже, чем шпинелей более сложного состава, причем ферриты двухвалентных металлов растворяются лучше, чем хромиты. Повышение растворимости у образцов с более сложным составом может быть связано с увеличением дефектности структуры смешанных ферритов-хромитов цинка и кобальта.

Для феррита-хромита никеля (II) установлено (рис. 4.5), что в области существования тетрагональной фазы растворимость во всех исследованных растворителях увеличивается, что может быть связано с повышением количества дефектов (искажение кристаллической решетки приводит к уменьшению идеальности структуры, повышению количества центров сольватации).

_4_5.tif

Рис. 4.5. Растворимость шпинельных твердых растворов состава NiFe2–xCrxO4

Для сравнения растворимости шпинелей, полученных по различным технологиям, проведено исследование растворимости в указанных растворах шпинелей, полученных с введением хлорида калия, составов ZnFe2O4, ZnFeCrO4, ZnCr2O4, CoFe2O4, CoFe0,8Cr1,2O4, CoCr2O4, NiFe2O4, NiFe0,6Cr1,4O4, NiCr2O4. Результаты исследований приведены в табл. 4.3.

Согласно проведенному исследованию, шпинели изученных составов MFe2–xCrxO4 (M–Co, Zn, Ni), полученных с добавлением хлорида калия, проявляют большую растворимость в рассмотренных растворителях. Это может быть связано с образованием в случае такой технологии более пористой структуры. Повышение пористости образцов в процессе синтеза в присутствии галогенид-ионов отмечено и в [26, 27]. Повышение растворимости шпинелей (в среднем примерно на 20 %) может быть связано с образованием более дефектной структуры. Это облегчает доступ растворителя к поверхности образцов, его сольватацию и, как следствие, перевод в жидкую фазу.

Таблица 4.3

Растворимость шпинелей состава MFe2–xCrxO4 (M – Co, Zn, Ni)
с различной предысторией в минеральных растворителях

Образец

Керамическая технология

В присутствии KCl

Растворитель

HCl

HNO3

NaOH

HCl

HNO3

NaOH

ZnFe2O4

10

14

16

12

17

19

ZnFeCrO4

42

40

48

50

47

57

ZnCr2O4

30

35

34

35

41

40

CoFe2O4

14

25

15

16

29

17

CoFe0,8Cr1,2O4

43

42

45

49

48

52

CoCr2O4

25

35

14

29

40

16

NiFe2O4

12

18

34

14

21

39

NiFe0,6Cr1,4O4

40

43

38

46

50

44

NiCr2O4

13

28

17

15

32

20


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