Влияние мощности ультрафиолетового излучения на структурообразование оксигидроксида циркония
Автор: Авдин В.В., Куваева А.О., Жеребцов Д.А., Учаев Д.А.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Рубрика: Физическая химия
Статья в выпуске: 1 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Металлоксидные материалы, в том числе диоксид циркония, широко применяются в различных современных технологиях, так как обладают высокой прочностью, химической инертностью и термостабильностью. Для управления функциональными свойствами данных материалов необходимо знать закономерности роста их нано и микроструктур, влияние на структурообразование различных факторов. Основные подходы к управлению формированием структуры данных материалов заключаются в применении мощных воздействий – ультразвукового, СВЧ излучения, гидротермальной обработки. Однако на этапе зольгель синтеза даже слабые воздействия оказывают существенное влияние на ход процессов структурообразования и позволяют управлять формой, размером и дисперсией характеристик кристаллических структур. В данной работе исследовано влияние ультрафиолетового излучения (УФ) небольшой мощности (электрическая мощность облучателя – 15 и 30 Вт, освещѐнность в реакторе – 600 и 1200 Вт/м2 соответственно) на структурообразование оксигидроксида циркония, полученного зольгель методом при разных соотношениях скоростей образования (Vо) и роста (Vр) зародышей. Методами термического анализа (термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии), рентгенофазового анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения установлено, что УФ облучение, в зависимости от уровня освещѐнности, оказывает разное воздействие на структурообразование оксигидроксида циркония. При Vo >> Vp основное действие УФ облучения заключается в формировании огранѐнных кристаллитов. При Vo Vp и Vo << Vp действие УФ облучения зависит создаваемой освещѐнности. Так, при мощности облучателя 15 Вт (освещѐнность в реакторе 600 Вт/м2) изменения в основном проявляются в повышении размера и качества огранки кристаллитов в облучѐнных образцах, особенно выраженном при Vo << Vp. При мощности облучателя 30 Вт (освещѐнность в реакторе 1200 Вт/м2) наблюдается формирование иерархически структурированных материалов.
Оксигидроксид циркония, структурообразование, влияние УФ излучения на структуру, длительность гидролиза, огранка кристаллитов, иерархическая структура
Короткий адрес: https://sciup.org/147253380
IDR: 147253380 | УДК: 544.032.6; 544.023.55 | DOI: 10.14529/chem260114
The influence of ultraviolet radiation power on the structure formation of zirconium oxyhydroxide
Metal oxide materials, including zirconium dioxide, are widely used in various modern tech-nologies due to their high strength, chemical inertness, and thermal stability. Regulating the functional properties of these materials requires understanding the growth patterns of their nano- and microstructures, as well as the influence of various factors on structure formation. The main approaches to controlling the structure formation of these materials involve the use of powerful irradiation techniques, such as ultrasound, microwave radiation, and hydrothermal treatment. However, during the sol-gel synthesis stage, even weaker irradiation techniques have a significant impact on the course of structure formation processes and allow controlling the shape, size, and dispersion of crystalline structure characteristics. In the present study the effect of low-power ultraviolet (UV) radiation (electric power values of an ir-radiator are 15 and 30 W, reactor irradiance values are 600 and 1200 W/m2, respectively) on the structure formation of zirconium oxyhydroxide obtained by the sol-gel method at different ratios of formation rates (Vо) and growth rates (Vр) for nuclei has been investigated. Using thermal analysis (thermogravimetry and differential scanning calorimetry), X-ray phase analysis, high-resolution scanning and transmission electron microscopy, it has been established that UV irradiation, depending on the created illumination, has different effects on structure formation of zirconium oxyhydroxide. At Vo >> Vp, the main influence of UV irradia-tion consists in formation of faceted crystallites. At Vo Vp and Vo << Vp, the influence of UV irradiation depends on the illumination created. Thus, at irradiator power of 15 W (illumination in the reactor is 600 W/m2), the changes primarily affect the size and faceting quality of crystallites in irradiated samples, espe-cially pronounced at Vo << Vp. At irradiator power of 30 W (illumination in the reactor is 1200 W/m2), the formation of hierarchically structured materials is observed.
