Синтез и исследование методом электронной микроскопии инверсных опалов из оксида циркония
Автор: Шабанова К.А., Логинов Ю.Ю., Шабанова О.В., Кох Д., Немцев И.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Технологические процессы и материалы
Статья в выпуске: 4 т.23, 2022 года.
Бесплатный доступ
Диоксид циркония обладает высокой диэлектрической проницаемостью и высокой термической стабильностью. Существует множество методов синтеза нанокристаллических материалов из диоксида циркония. В их число входит гидротермальный синтез, газофазные химические реакции, криохимический синтез, методы плазмохимии - эти методы отличаются дороговизной и сложностью. В данной работе предложен относительно простой метод управления ростом нанокристаллов диоксида циркония путем синтеза в полимерных шаблонах (темплатный синтез инверсных опалов). Инверсные опалы обладают уникальными физико-химическими свойствами, поэтому они могут находить широкое применение в оптике, оптоэлектронике, биологических исследованиях, катализе, в функциональной керамике, что актуально и в ракетно-космической отрасли. В качестве исходного материала использовали водно-спиртовой раствор оксихлорида циркония, которым пропитывали шаблоны из монодисперсных субмикронных сферических частиц из полиметилметакрилата. После пропитки этих шаблонов, раствор затвердевал в условиях ограниченного пространства пор размером 20-40 нм. После этого проводили обжиг полученных шаблонов для удаления полимерной матрицы. При этом формировались структуры, состоящие из нанокристаллов диоксида циркония. Методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии проведена оценка морфологии полученных материалов и показано, что в условиях ограниченной диффузии диоксид циркония образует кристаллы размерами 10-30 нм. Также, в зависимости от температуры прокаливания, получаются материалы с разными кристаллическими модификациями. В результате показано, что водно-спиртовые растворы оксихлорида циркония являются удобным средством для получения методом темплатного синтеза нанокристаллических материалов, в том числе инверсных опалов из диоксида циркония.
Диоксид циркония, фотонный кристалл, инверсный опал, темплатный синтез, электронная микроскопия
Короткий адрес: https://sciup.org/148325807
IDR: 148325807 | DOI: 10.31772/2712-8970-2022-23-4-763-770
Список литературы Синтез и исследование методом электронной микроскопии инверсных опалов из оксида циркония
- Русанов А. И. Удивительный мир наноструктур // Журнал общей химии. 2002. Т. 72, вып. 4. С. 532–549.
- Сергеев Г. Б. Размерные эффекты в нанохимии // Российский химический журнал. 2002. Т. XLVI, № 5. С. 22–29.
- Глезер A. M. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы // Российский химический журнал. 2002. Т. XLVI, № 5. С. 57–63.
- Мелихов И. В. Закономерности кристаллизации с образованием нано-дисперсных твердых фаз // Неорганические материалы. 2000. Т. 36, № 3. С. 350–359.
- Панова Т. И., Глушкова В. Б. Кинетика роста зерен в керамике на основе ZrO2, уплотненной с применением энергии взрыва // Неорганические материалы. 1999. Т. 35, № 2. С. 233–236.
- Формирование нанокристаллов диоксида циркония в гидротермальных средах различного химического состава / О. В. Пожидаева, Э. Н. Корыткова, Д. П. Романов, В. В. Гусаров // Журнал общей химии. 2002. Т. 72, вып. 6. С. 910–914.
- Подболотов К. Б., Хорт Н. А., Изобелло А. Ю. Фазовый состав и структура керамических образцов на основе диоксида циркония, полученных экзотермическим синтезом // Неорганические материалы, 2021. T. 57, № 10. С. 1128–1137.
- Синтез наночастиц диоксида циркония путем термического разложения комплекса циркония с лимонной кислотой / И. В. Кривцов, А. В. Устименко, М. В. Илькаева, В. В. Авдин // Вестн. ЮУрГУ. Сер. Химия. 2013. Т. 5, № 4. С. 38–41.
- Структура и свойства пленок оксида циркония, легированных оксидом иттрия, полученных методом лазерного осаждения в вакууме / Н. А. Босак, А. Н. Чумаков, А. А. Шевченок и др. // Журнал Белорусского гос. ун-та. Физика. 2020. № 2. С. 10 –18.
- Cинтез нанокристаллических высокотемпературных фаз диоксида циркония / В. Ф. Петрунин, В. В. Попов, Чжу Хунчжи, А. А. Тимофеев // Неорганические материалы. 2004. Т. 40(3). С. 303–311.
- Шабанов В. Ф., Зырянов В. Я. Фотонные кристаллы и нанокомпозиты: структурообразование, оптические и диэлектрические свойства: монография. М.: Изд-во СО РАН, 2009. 257 с.
- Шабанов В. Ф., Зырянов В. Я. Метаматериалы и структурно организованные среды для оптоэлектроники, СВЧ-техники и нанофотоники: монография. М.: Изд-во СО РАН, 2013. 369 с.
- Фотонно-кристаллические структуры на основе субмикронных частиц полиметилметакрилата / И. В. Немцев и др. // Сб. тр. по материалам VI Междунар. конф. и молодеж. Шк. (ИТНТ-2020): в 4-х томах / под ред. С. В. Карпеева. 2020. С. 608–614.
- Международная база дифракционных данных: The International Centre for Diffraction Data (ICDD – JCPDS) PDF2.
- Конверсия левулиновой кислоты в γ-валеролактон в изопропаноле по реакции переноса водорода на ZrO2-содержащих катализаторах / В. В. Сычев и др. // Журнал Сиб. федер. ун-та. Химия. 2022. Т. 15, №. 1. С. 137–155.
