Ионообменный синтез алюмината цинка

   Показана возможность получения нанопорошка алюмината цинка методом ионообменного синтеза, в котором в качестве матрицы используется предварительно синтезированный катионообменный материал. Следует отметить, что в процессе синтеза ионит выполняет роль вспомогательной фазы. Полученные образцы исследовали методами рентгенофазового анализа, дифференциально-термического анализа и растровой электронной микроскопии. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что происходит формирование кристаллической фазы ZnAl₂O₄ , начало которого соответствует температуре отжига 600 °C. Монофазная структура алюмината цинка формируется при 1000 °C в результате ионообменного синтеза. Основные дифракционные максимумы для образцов, прокаленных при 700 °C и выше, указывают на образование шпинельной структуры с пространственной группой Fd-3m. Средний размер кристаллитов составил 26 нм, что подтверждается данными электронной микроскопии. Определены параметры решетки шпинели. Термогравиметрический анализ показал термическую стабильность полученного материала в интервале температур 30–1000 °C. С помощью растровой электронной микроскопии установлено, что предложенная схема ионообменного синтеза при непродолжительной термообработке позволяет получать частицы с размером до 100 нм с высокой степенью гомогенизации целевого продукта и равномерным распределением химических элементов по массе. При длительной термообработке частицы склонны к агломерации.

1. Бетехтин А. Г. Курс минералогии / А. Г. Бетехтин. – М.: КДУ, 2007. – 720 с.

2. Mansoury D., Doshmanziari F. I. A comprehensive review of last experimental studies on thermal conductivity of nanofluids // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2018. № 135. P. 23–32.

3. Manjunath K., Reddy Yadav L. S., Jayalakshmi T., Reddy V., Rajanaika H., Nagaraju G. Ionic liquid assisted hydrothermal synthesis of TiO₂ nanoparticles: photocatalytic and antibacterial activity // Journal of Materials Research and Technology. 2018. № 7 (1). P. 7–13.

4. Ray J. C., Park D. W., Ahn W. S. Chemical synthesis of stabilized nanocrystalline zirconia powders // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2006. № 12. P. 142–148.

5. Kumar Danith, Reddy Yadav L. S., Lingaraju K., Manjunath K., Suresh D., Prasad Daruka, Nagabhushana H., Sharma S. C., Raja Naika H., Chikkahanumantharayappa, Nagaraju G. Combustion synthesis of MgO nanoparticles using plant extract: Structural characterization and photoluminescence studies // AIP Conference Proceedings. 2015. V. 1665 (1). P. 050145.

6. Lange F. F. Transformation toughening // Journal of Material Science. 1982. V. 17 (1). P. 240–246.

7. Zawadzki M., Wrzyszcz J. Hydrotermal synthesis of nanoporous zinc aluminate with high surface area // Materials Research Bulletin. 2000. V. 35 (1). P. 109–114.

8. Chen X. Y., Ma C., Zhang Z. J., Wang B. N. Ultrafine gahnite (ZnAl₂O₄) nanocrystals: Hydrotermal synthesis and photoluminescent properties // Materials Science and Engineering: B. 2008. V. 151 (3). P. 224–230.

9. Huang I. B., Chang Y. S., Chen H. L., Hwang C. C., Jian C. J., Chen Y. S., Tsai M. T. Preparation and luminescence of green-emitting ZnAl₂O₄ : Mn²⁺ phosphor thin films // Thin Solid Films. 2014. № 570. P. 451–456.

10. Kumar M., Gupta S. 0K., Kadam R. M. Near white light emitting ZnAl_текстO₄:Dy³⁺ nanocrystals: sol–gel synthesis and luminescence studies // Materials Research Bulletin. 2016. V. 74. P. 182–187.

11. Wang N., Zhou H., Gong J., Fanand G., Chen X. Enhanced sinterability and microwave dielectric performance of (1-x)ZnAl₂O₄–xLi_4/3 Ti_5/3 O₄ ceramics // Journal of Electronic Materials. 2016. V. 45. P. 3157–3161.

12. Limayeand A. U., Helble J. J. Effect of precursor and solvent on morphology of zirconia nanoparticles produced by combustion aerosol synthesis // Journal of the American Ceramic Society. 2003. V. 86. P. 273–278.

13. Sudheer Kumar K. H., Dhananjaya N., Yadav L. S. R. E. Tirucalli plant latex mediated green combustion synthesis of ZnO nanoparticles: Structure, photoluminescence and photo-catalytic activities // Journal of Science Advanced Materials and Devices. 2018. V. 3 (3). P. 303–309.

14. Venkatesh R., Dhananjaya N., Sateesh M. K., Shabaaz Begum J. P., Yashodha S. R., Nagabhushana H., Shivakumara C. Effect of Li, Na, K cations on photoluminescence of GdAlO₃:Eu³⁺ nanophosphor and study of Li cation on its antimicrobial activity // Journal of Alloys and Compounds. 2018. № 732. P. 725–739.

15. Yadav Lakshmi S. R., Venkatesh R., Raghavendra M., Ramakrishnappa T., Dhananjaya N., Nagaraju G. Synthesis of nano ZnO: a catalyst for n-formylation of aromatic amines and biodiesel application // Current Nanomaterials. 2020. V. 5 (1). P. 66–78.

16. Белая Е. А. Ионообменный синтез наноразмерного феррита никеля / Е. А. Белая, М. С. Грязнова, А. М. Колмогорцев // Вестник национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”. – 2018. – Т. 7. – № 5. – С. 376–382.