Фазовые равновесия в системах с учатием M2V2O7(M=Zn,Mn,Cd) Чванова Анна Николаевна

Введение к работе

Актуальность темы. Ванадий и его соединения имеют широкую сферу применения. Сюда относятся черная и цветная металлургия, высокотемпературная ионика, квантовая оптика, террагерцовая электроника, электрохимические устройства и другие области. Эффективное применение сложных оксидных соединений возможно обеспечить только при условии знания и возможности прогнозирования их поведения и свойств. Наиболее важными являются сведения о путях формирования целевых продуктов, о протяженности и характеристиках возможных твердых растворов, о термическом поведении материалов, о примесях, которые по той или иной причине могут сопровождать синтезируемые соединения. В этой связи важность исследования четверных диаграмм фазовых соотношений с участием пированадатов цинка, марганца и кадмия обусловлена, прежде всего, необходимостью создания или оптимизации существующих технологий получения новых материалов. Кроме того, ряд четверных диаграмм является частью физико-химического обоснования приемов извлечения ванадия из различных видов сырья, в частности, рассматриваемая в работе четверная диаграмма V₂O_s - Na₂0 - CaO - МпО моделирует фазовый состав, прошедшей обжиг смеси рудного материала с высоким содержанием марганца с добавками оксидов (карбонатов) натрия и/или кальция.

Цель работы. Кристаллохимическое изучение фазовых составляющих и выявление закономерностей фазообразования при изменении температуры и состава в системах с участием M₂V₂07 (М = Zn, Mn, Cd).

Основные задачи:

1. Изучение термических трансформаций структуры пированадата марганца Mn₂V₂07.

2. Исследование термического поведения двойного пированадата Na₂ZnV₂0₇.

3. Изучение термического расширения составов из областей существования твердых растворов системы Cd₂V₂0? - Zn₂ V₂0₇- /

4. Исследование реакционной способности соединений в тройных системах V₂0₅ - Na₂0 - ZnO, V₂0₅ - CaO - ZnO, V₂O_s - Na₂0 - CdO, V₂0₅ - CaO -CdO.

5. Изучение фазообразования в четырехкомпонентных системах V₂0₅ -Na₂0 - CaO - МО (M = Zn, Mn, Cd) в области, богатой по V2O5.

6. Выявление общих закономерностей фазообразования в четырехкомпонентных оксидных системах с участием пированадатов двухвалентных металлов при изменении температуры обжига и замене одного из компонентов.

Научная новизна полученных результатов:

1. Показано, что термические трансформации структуры Р-модификации Mn₂V20₇ носят анизотропный характер, существенный вклад в термическое расширение структуры вносят сдвиговые деформации, для Na₂ZnV₂07 показано, что трансформации натрий-кислородных полиэдров с ростом температуры приводят к вытягиванию кристаллической решетки вдоль оси с, а изменения цинк-ванадий-кислородной подрешетки обуславливают трансформации структуры в целом.

2. Выявлена область твердых растворов системы Cd₂V₂07 - Zn₂V₂0₇, в которой реализуется аномальное термическое расширение.

3. Для четырехкомпонентных систем V₂0₅ - ЫаУОз - Ca(V0₃)₂ -Zn₂V₂0₇, V₂0₅ - NaV0₃ - Ca(V0₃)₂ - Cd₂V₂0₇ и V₂0₅ - NaV0₃ - Ca(V0₃)₂ -Na2Mn₃(V₂0₇)₂ показано, что их конфигурация в области, богатой по V₂Os, определяется относительной разностью металл-кислородных полиэдров взаимодействующих метаванадатов двухвалентных металлов.

Практическая значимость полученных результатов:

4. Коэффициенты термического расширения Mn₂V₂07, Na2ZnV₂0₇ и составов из областей существования твердых растворов системы Cd₂V₂0₇ -Zn2V20₇ являются материаловедческой справочной информацией.

5. Фазовая диаграмма системы V₂O_s - NaV0₃ - Са(\Ю₃)₂ -Na₂Mn₃(V207)2, свидетельствующая о концентрационных и температурных

условиях образования растворимых и нерастворимых соединений ванадия (соответственно, ванадатов и оксидных ванадиевых бронз), является физико-химическим обоснованием технологических параметров, способствующих максимальному извлечению ванадия из многокомпонентного сырья. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

6. Результаты исследования термического поведения пированадата марганца, уточненная схема формирования морфотропного ряда пированадатов двухвалентных металлов.

7. Результаты исследования термического расширения двойного пированадата Na₂ZnV₂0₇.

8. Результаты исследования термического расширения составов из областей твердых растворов системы Cd₂V₂07 - Zn₂V₂07.

9. Результаты изучения фазовых соотношений в четырехкомпонентных системах V₂0₅ - Na₂0 - СаО - МО, где М = Мп, Zn, Cd в области, богатой по V₂0₅.

Личный вклад соискателя. Исследование термического расширения и реакционной способности пированадатов цинка, марганца и кадмия проведено лично автором, а обсуждение результатов при его активном участии

Апробация результатов диссертации. По материалам диссертации опубликовано восемь статей, в том числе шесть статей в российских журналах и два тезиса докладов на российских конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы. Материал изложен на 130 страницах текста и содержит 30 таблиц и 70 рисунков, список литературы включает 95 наименований.

Похожие диссертации на Фазовые равновесия в системах с учатием M2V2O7(M=Zn,Mn,Cd)

Синтез, кристаллическая структура и оптические свойства Ln2MGe4O12, Ln - лантаноид, Y; M = Ca, Mn, ZnЛеонидов, Иван Ильич

Фазовые равновесия в системах Co-Cr-Fe-V и Co-Cr-Ni-V. Эксперимент и расчетКабанова Елизавета Генриховна

Кристаллическая структура сильно нестехиометрических оксидов ванадия и фазовые равновесия в системе V-O в области VO0.5 – VO1.3Давыдов Денис Александрович

Механизмы образования перовскитоподобных соединений и фазовые равновесия в системах Ln2O3 - SrO - M2O3(Ln = La, Nd, Gd, Ho; M = Al, Fe)Тугова, Екатерина Алексеевна

Кристаллическая структура фазовых составляющих квазибинарных систем AO - B2O5 (A = Mn, Zn; B = Nb, Ta), полученных в условиях высоких давлений и температурТаракина Надежда Владимировна

Фазовые равновесия в системах с участием M2V2O7(M=Zn,Mn,Cd)Чванова Анна Николаевна

Многокомпонентное инверсионно-вольтамперометрическое определение Mn(II),Zn(II),Cd(II),Pb(II),Cu(II) и анионных форм As(III),Se(IV) в питьевых водахЛебедев, Александр Михайлович

Фазообразование в тройных солевых системах Tl2MoO4-AMoO4-Zr(MoO4)2 (A=Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd)Базарова Цырендыжит Тушиновна

Термодинамика соединений ряда A II (B v UO6 )2 . nH2 O(A ii-Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, B v-P, As) и процессов с их участиемЕгорова Ольга Александровна

Фазообразование в системах Na2 MoO4-AMoO4-R2 (MoO4 )3 , A-Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ca, Sr, Cd, Ba, Pb; R-In, Cr, FeКотова Ирина Юрьевна