CC BY
19Решетневские чтения. 2017
УДК 546.05
ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ taFe^ МЕТОДОМ АНИОНООБМЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ
А. Ю. Павликов, Т. В. Трофимова, Д. В. Карпов, С. В. Сайкова
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: [email protected]
Предложен метод и подобраны условия анионообменного синтеза порошков феррита кобальта CoFe2O4 c использованием сильноосновного анионита AB-17-8 в OH-форме. Полученный продукт исследован методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Установлено, что он представляет собой чистую фазу CoFe2O4 и состоит из частиц октаэдрической формы, имеющих размер 40-90 нм.
Ключевые слова: феррит кобальта, анионит АВ-17-8, магнитные материалы, анионообменное осаждение.
THE SEARCH FOR THE OPTIMAL CONDITIONS FOR THE SYNTHESIS OF NANOSCALE POWDERS OF CoFe2O4 BY THE METHOD OF ANION EXCHANGE PRECIPITATION
A. Y. Pavlikov, T. V. Trofimova, D. V. Karpov, S. V. Saikova
Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation E-mail: [email protected]
The article considers a new method of synthesis of cobalt ferrite powders and determines the conditions of the process. In this process the strongly basic anion exchange resin AB-17-8 in hydroxide form is used and coprecipitation of cobalt and ferric ions in the insoluble compound is occurred. The obtained product is studied by transmission electron microscopy and X-ray phase analysis. It is found that the product is a pure phase of CoFe2O4 and it consists of octahedral particles with a size from 40 to 90 nm.
Keywords: cobalt ferrite, gold, anion exchange resin AB17-8, anion resin exchange precipitation, magnetic materials.
Введение. Одним из наиболее востребованных магнитных материалов, который широко применяется в электронике, телекоммуникационном и космическом оборудовании, электродвигателях, средств доставки медицинских препаратов, газовых датчиков -является феррит кобальта СоБе204 [1].
Основными методами получения СоБе204 являются твердофазный синтез из исходных оксидов, золь-гель методы и метод химического соосаждения.
Для реализации твердофазного синтеза требуются высокие температуры обжига. Главным недостатком золь-гель метода является длительность проведения синтеза, так как в основе происходящих процессов лежит переход от коллоидного раствора (золя) к коллоидному осадку (гелю). Данный переход осуществляется в большом интервале времени [2]. Метод химического осаждения прост и не требует дорогостоящей аппаратуры, а также позволяет снизить температуру термообработки. Однако полученные порошки, как правило, загрязнены ионами осадителя, что отрицательно сказывается на свойствах получаемых материалов. Одним из путей решения данной проблемы является использование для осуществления синтеза органических ионитов. Анионит в этом случае служит не только источником ионов-осадителей
ОН-, но и поглощает мешающие ионы. В итоге продукт не содержит примесей и не нуждается в многократных операциях промывки и очистки [3; 4].
Целью данной работы является поиск оптимальных условий получения наноразмерных порошков СоБе204 методом анионнообменного осаждения из раствора смеси солей железа (III) и кобальта (II) с помощью сильноосновного анионита АВ-17-8, протекающий по реакциям:
2Я-0И + СоА2 = 2Я-А + Со(0И)2|, (1)
3Я-0И + БеА3 = 3Я-А + Бе(0И)3|, (2)
где А - анион исходной соли (N03, 1/2 $042-); Я-0И, Я-А - анионит в - ОН и анионной формах, соответственно.
Экспериментальная часть. Поиск оптимальных условий получения наноразмерного СоБе204 проводили с использованием метода математического планирования и обработки результатов дробного факторного эксперимента ДФЭ 27-4. В качестве целевой функции выбрали гидродинамический диаметр частиц феррита кобальта (II). В результате эксперимента получили уравнение регрессии, описывающее зависимость размера частиц от факторов.
Химия и химические технологии
По результатам просвечивающей электронной микроскопии (рисунок, а), частицы синтезированного феррита кобальта при 950 °С однородны, имеют окта-
эдрическую форму и размеры порядка 40-90 нм, а согласно данным РФА (рисунок, б), представляют собой монофазу феррита кобальта.
Микрофотография образца CoFe2O4 (а); рентгенограммы феррита кобальта, «*» - CoFe2O4 (б)
б
а
Библиографические ссылки
1. Белов К. П., Зайцева М. А. Новые магнитные материалы - феррит гранаты // Успехи физических наук. 1958. Т. 66б, № 1. С. 141-144.
2. Сайкова С. В., Пантелеева М. В. Определение оптимальных условий синтеза гидрокисда кобальта с помощью анионита АВ-17-8 в OH-форме // Журнал прикладной химии. 2002. T. 75, № 11. С. 1823-1825.
3. Pashkov G. L., Saikova S. V., Panteleeva M. V. Reactive ion exchange processes of nonferrous metal leaching and dispersion material synthesis // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. № 4. С. 575-581.
4. Pashkov G. L., Saikova S. V., Panteleeva M. V. An-ion-Exchange Synthesis of Yttrium-Aluminum Garnet Powreds // Glass and Ceramics. 2016. № 3. P. 107-110.
References
1. Belov K. P., Zaitseva M. A. New magnetic materials-garnet ferrites // Sov. Phys. Usp. 1958. Vol. 66, Iss. 1. Р. 141-144.
2. Saikova S. V., Panteleeva M. V. Optimal conditions ion-exchange synthesis of cobalt (II) hydroxide with AV-17-8 anion exchanger in the form // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2002. Vol. 75, Iss. 11. P. 1823-1825.
3. Pashkov G. L., Saikova S. V., Panteleeva M. V. Reactive ion exchange processes of nonferrous metal leaching and dispersion material synthesis // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. Vol. 4. P. 575-581.
4. Pashkov G. L., Saikova S. V., Panteleeva M. V. An-ion-Exchange Synthesis of Yttrium Aluminum Garnet Powreds // Glass and Ceramics. 2016. Vol. 3. P. 107-110.
© Павликов А. Ю., Трофимова Т. В., Карпов Д. В., Сайкова С. В., 2017
