Введение к работе
Актуальность темы. Химические транспортные реакции широко используются при синтезе твердых химических соединений. Транспортный процесс, при котором через газовую фазу переносится лишь составная часть твердого химического соединения, был впервые отмечен Г.Шефером и получил название частичного транспорта. Подробные исследования транспортных процессов этого типа в системах Ме-Ме'0-Н20 (где Me и Me' - металлы) были проведены на кафедре ХТТ СІІ6ГУ.
Поскольку в рассматриваемом процессе соединены восстановление оксида и транспорт кислорода от оксида к восстановителю, то такой процесс получил название "Процесс Транспортного Восстановления" (ПТВ) [1]. Было установлено, что ПТВ позволяет достаточно точно регулировать степень восстановления используемого оксида и его фазовый состав. Это дает возможность получать практически весь спектр фаз оксидов переходных металлов и их смесей, регулировать катионный состав различных ферритовых и керамических материалов. В то же время химические и структурные превращения в ходе ПТВ практически не изучены, равно как и возможность с помощью ПТВ регулировать химический состав поверхностных оксидных наноструктур. Поэтому несомненный интерес представляет изучение структурно-химических превращений оксидов железа и ванадия, а также наноструктур на их основе.
Цель работы. Экспериментальное исследование основных закономерностей ПТВ на примере восстановления оксидов железа и ванадия, а также поверхностных оксидных наноструктур на их основе. Получение в ходе ПТВ оксидных продуктов с заданным соотношением компонентов.
Научная новизна. Впервые исследован ПТВ в системе V205-Fe-H20. Показана возможность тонкого регулирования степени окисления объемных и поверхностных оксидов железа и ванадия в ходе транспортного восстановления (ТВ) в системах Fe2Os-Mg-H20, V20.-Mg-H20 и V205-Fe-H20.
На основе использования ЯГР-спектроскопии для исследования продуктов ТВ установлены особенности превращения гематита в магнетит, вюстит и железо. Установлено наличие переходных областей между фазами в продуктах ТВ.
Практическое значение. Показана возможность использования ПТВ в синтезе железо и ванадийоксидных фаз и их смесей. В ходе работы получен практически весь спектр этих фаз. Исследованы возможности метода ПТВ для построения РТ-диаграмм состояния на примере оксидов железа. Предложены методики синтеза Fe - О и V - О наноструктур заданного состава на поверхности носителя.
Основные положення, выносимые на защиту:
результаты исследования особенностей структурно-химических превращений в системах Fe203-Mg-H20 и V206-Fe-H20 в ходе ПТВ;
экспериментальное обоснование тонкого регулирования состава объемных оксидов и поверхностных оксидных структур, экспериментальные данные описывающие зависимость между конечным составом продуктов ПТВ и соотношением массы исходных реагентов при недостатке восстановителя ;
- синтез оксидных продуктов с заданным соотношением компонентов.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на
межвузовской конференции "Проблемы современных материалов и технологий, производство наукоемкой продукции" (Пермь, 1993г.); 1-ой международной конференции "Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии" (С-Петербург, 1996); конференции "Металлургия, технология и химия ванадиевых соединений" (Чусовой, 1996); XIII Int. Symposium on the Reactivity of Solids"(Germany, Hamburg, 1996); конференции по Химии Твердого Тела (Екатеринбург, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ, получены два патента на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертационная работа, состоящая из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов и выводов. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 21 рисунок и 27 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 151 наименование.
