Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита



Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита
Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита
Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита
Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита
Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита
Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита

 


Владельцы патента RU 2445607:

Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН (RU)

Использование: для контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита. Сущность: заключается в том, что регистрируют текущие спектры комбинационного рассеяния света (КРС) исследуемых оксидов в диапазоне 100-800 см-1, и по их отношению к энергетическому положению линий базисного оксида делают вывод об образовании или стабильности твердых растворов со структурным типом флюорита. Технический результат: обеспечение возможности использования метода спектроскопии комбинационного рассеяния света (СКРС) для контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области аналитического контроля материалов методом спектроскопии комбинационного рассеяния света (СКРС) и может быть использовано при исследовании и контроле порошков, керамики и изделий на их основе, например материалов высокотемпературных электрохимических устройств на основе твердых растворов оксидов со структурным типом флюорита (пространственной группы ) на основе CeO2, ThO2, ZrO2, HfO2, Bi2O3 с добавками оксидов с трех- или двухвалентными катионами.

Широкое использование твердых растворов оксидов со структурой флюорита в качестве высококачественной керамики и твердых электролитов (с кислородно-ионной проводимостью) требует разработки способов, позволяющих быстро и качественно контролировать материалы и изделия на их основе с микро- и наноразмерами.

Общепринятым способом диагностики образования и стабильности твердых растворов, позволяющим определять структуру синтезируемого вещества и параметры его элементарной ячейки, является рентгенодифракционный (РД) (Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ, М., 1981) [1].

К недостаткам метода следует отнести:

- возможность исследовать только дальний порядок, т.к. когерентность этого метода выше 500 Å;

- невысокая (порядка 2%) чувствительность обнаружения фазовых составляющих;

- относительная трудоемкость выполнения анализа, связанная с необходимостью подготовки ровной поверхности образца, съемкой рентгенограммы и расчетом параметров элементарной ячейки;

- невозможность проведения локального микроанализа;

- невозможность исследования конкретных изделий из керамики или композитов для высокотемпературных электрохимических устройств; т.к. объект изучения помещается в кювету, имеющую ограниченные размеры;

- высокая стоимость оборудования.

В отличие от рентгенодифракционного метод СКРС позволяет контролировать ближний порядок, когерентность его достаточна для регистрации рентгеноморфных и наноразмерных объектов. Кроме того, метод СКРС:

- обладает высокой чувствительностью, выражающейся в том, что с его помощью можно получить колебательный спектр от массы в 1 пикограмм;

- не требует специальной пробоподготовки и позволяет исследовать порошинки, таблетки и изделия;

- посредством СКРС возможен анализ твердых растворов, находящихся в стеклянной или кварцевой посуде, скорость выполнения анализа начинается с нескольких секунд, то есть значительно выше, чем в РД методе;

- является локальным, то есть позволяет выполнять микроаналитические исследования в области размеров 1-5 микрометров, а также менее трудоемким, чем микрорентгеноспектральный или метод рентгеноэлектронной спектроскопии в связи с отсутствием специальных методов пробоподготовки, необходимых в этих методах (вакуум, металлизация поверхности);

- стоимость оборудования для проведения СКРС несколько ниже, чем у рентгенодифракционного.

Задача настоящего изобретения - использование метода СКРС для контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита.

Для этого создан способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита, характеризующийся тем, что регистрируют текущие спектры КРС исследуемых оксидов в диапазоне 100-800 см-1, и по их отношению к энергетическому положению линий базисного оксида делают вывод об образовании или стабильности твердых растворов со структурным типом флюорита.

Заявленный способ позволяет исследовать материалы, содержащие базовые оксиды церия, тория, циркония, гафния, висмута, материалы, базисные оксиды которых обладают полиморфизмом (ZrO2, HfO2, Bi2O3), а также материалы, базисные оксиды которых уже обладают структурой флюорита (CeO2, ThO2).

Сущность заявленного способа заключается в следующем. Метод СКРС позволяет снять характеристический спектр исследуемого вещества, который определяется внутриатомными силами и массами атомов, участвующих в колебаниях (Андерсен А. Применение спектров Комбинационного рассеяния. М.: Мир, 1977, 586) [2]. Для кристаллических веществ характеристический спектр соединения определяется его пространственной группой с помощью фактор-группового анализа (Накомото К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1986) [3].

Индивидуальные оксиды MO2 (М=Ce, Th, U) относятся к пространственной группе структурного типа флюорита и в соответствии с известными правилами отбора должны иметь в спектре КР одну линию (Линия F2g в области 465 см-1, Keramidas V.G., White W.B. Raman spectra of oxides with fluorite structure. // J. Chem. Phys. 1973, v.59, №3, p.1561-1565) [4].

К аналогичному структурному типу флюорита относятся многочисленные твердые растворы на основе вышеуказанных оксидов. Однако в характеристических спектрах твердых растворов на основе этих оксидов наблюдается картина, не совпадающая с правилами отбора [4], причем индивидуальная для каждой системы твердого раствора, что осложняет определение структуры синтезированного вещества. Основываясь на доказанной однотипности спектров индивидуальных оксидов со структурой флюорита, принятых в качестве основы для базисного оксида, и об отклике спектров на структурные изменения многокомпонентных твердых растворов оксидов со структурным типом флюорита пространственной группы на основе CeO2, ThO2, ZrO2 HfO2, Bi2O3 с добавками оксидов с трех- или двухвалентными катионами, в заявленном способе предлагается делать вывод об образовании или стабильности твердых растворов со структурным типом флюорита по отношению текущих спектров КРС исследуемых оксидов к энергетическому положению линий базисного оксида. Заявленный способ можно реализовать в режиме относительно простого и недорогого в техническом отношении «экспресс-метода».

Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в упрощении определения структуры или ее стабильности порошков, керамики и изделий на основе многокомпонентных твердых растворов оксидов со структурным типом флюорита на основе CeO2, ThO2, ZrO2 HfO2, Bi2O3 с добавками оксидов с трех- или двухвалентными катионами.

Данные конкретного исполнения заявляемого способа исследуемых оксидов были получены на микроскопе - спектрометре RENISHAW-1000 при возбуждении спектров аргоновым лазером с длиной волны 514,5 см-1, мощностью 20 МВт в интервале 100-800 см-1, время съемки 30 с.

Изобретение иллюстрируется спектрами КРС твердых растворов со структурой флюорита по шкале: относительная интенсивность/волновое число, см-1. При этом на фиг.1 приведен спектр индивидуального оксида порошка ThO2, с единственной линией при 467 см-1. Этот спектр принят в качестве основы для базисного оксида со структурным типом флюорита.

На фиг.2 представлены спектры КРС твердых растворов Y2O3 и CaO в ZrO2, в которых линия при 467 см-1 отсутствует, однако появляется в области 600 см-1. Именно эта линия свидетельствует об образовании твердых растворов Y2O3 и CaO в ZrO2 со структурой флюорита, что подтверждено рентгенографически.

На фиг.3 изображены спектры КРС для твердых растворов CeO2-Sm2O3 при различных добавках Sm2O3 и для случая, когда базисный оксид уже обладает флюоритовой структурой. По наличию линий в области 467 см-1 и 580 см-1 можно судить об образовании твердых растворов со структурой флюорита в системах на основе CeO2 или ThO2.

На фиг.4, 5 представлены текущие спектры КРС для порошков систем ZrO2-Y2O3 и Bi2O3-Y2O3 соответственно. Изменение спектров КРС по отношению к энергетическому положению линий базисного оксида (для области существования флюоритовых фаз в этих системах характерна интенсивная широкая линия в области 600 см-1) позволяет сделать вывод об образовании продуктов взаимодействия многокомпонентных оксидов с другими структурными типами или судить о стабильности флюоритовой фазы.

На фиг.6 приведены текущие спектры КРС для систем Bi2O3-Tm2O3, а также с добавками Sc2O3. В этих спектрах тоже имеется линия около 600 см-1, что позволяет сделать вывод о возможности поиска или стабильности флюоритовых фаз в более сложных многокомпонентных системах. Все приведенные данные, полученные методом СКРС в отношении структуры флюорита, подтверждены рентгенографически.

По отношению к рентгенодифракционному заявленный недеструктивный способ диагностики структуры твердых растворов со структурным типом флюорита является локальным, экспрессным и менее дорогостоящим для технического исполнения и обучения.

1. Способ контроля многокомпонентных оксидов на образование и стабильность твердых растворов со структурным типом флюорита, характеризующийся тем, что регистрируют текущие спектры комбинационного рассеяния света (КРС) исследуемых оксидов в диапазоне 100-800 см-1 и по их отношению к энергетическому положению линий базисного оксида делают вывод об образовании или стабильности твердых растворов со структурным типом флюорита.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что исследуют материалы, содержащие базовые оксиды церия, тория, циркония, гафния, висмута.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что исследуют материалы, базисные оксиды которых обладают полиморфизмом (ZrO2, HfO2, Bi2O3).

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что исследуют материалы, базисные оксиды которых уже обладают структурой типа флюорита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам определения потенциалов ионизации (ПИ) молекул и сродства к электрону (СЭ) органических соединений ароматического характера. .

Изобретение относится к системам и способам полного анализа для одновременного мониторинга набора биологических и/или химических веществ и/или частиц в воде и/или других технологических системах.
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для идентификации синтетических пищевых красителей Е102, Е110, Е122, Е124, Е129, Е132 при аналитическом контроле пищевых продуктов и фармацевтических препаратов.
Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть использовано для определения красного природного красителя кармина в присутствии красного синтетического красителя Е122 при аналитическом контроле водных растворов и пищевых продуктов.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к способам создания градуировочных моделей для различного вида измерительных приборов. .

Изобретение относится к области органической химии, а именно к новым полимерным материалам - мембранам, пленкам и монослоям на основе нового типа соединений - дитиакраунсодержащих бутадиенильных красителей общей формулы I: в которой R1-R 4 - атом водорода, низший алкил, алкоксильная группа, арильная группа или два заместителя R1 и R 2, R2 и R3, R3 и R4 вместе составляют С4Н4-бензогруппу; R5 - алкильный радикал C mH2m+1, где m=1-18; Х=Cl, Br, I, CiO4, PF6, BF 4, PhSO3, TsO, ClC 6H4SO3, СН 3SO3, CF3SO 3, СН3OSO3; Q - атом серы, атом кислорода, атом селена, группа С(СН 3)2, группа NH, группа NCH 3; n=0-3.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения температуры водосодержащей среды, а именно пульсирующей крови внутри тела

Изобретение относится к анализу веществ и может быть использовано при мониторинге состояния окружающей среды

Изобретение относится к анализу веществ и может быть использовано при мониторинге состояния окружающей среды

Настоящее изобретение относится к способу термической стабилизации полимера, получаемого полимеризацией с раскрытием кольца, а также к способу получения полигидроксикислот, способу анализа остатков металла в полимере и к полилактиду. Указанный полимер содержит остатки Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) или Ge(II)-содержащего катализатора. Термическую стабилизацию осуществляют путем обработки полимера при температуре выше его температуры плавления пероксидом в количестве меньшем чем 0,2 мас.%, исходя из массы полимера. Пероксид выбирают из группы, состоящей из пероксидов кетонов, органических гидропероксидов, перкислот, перекиси водорода и их смесей. Молярное отношение пероксидных функциональных групп вышеуказанного пероксида к металлу находится в интервале от 1 до 100. Вышеуказанный металл выбран из группы, состоящей из Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) и Ge(II). Способ получения полигидроксикислот включает преобразование одного или нескольких мономеров, димеров и/или олигомеров гидроксикислоты в полигидроксикислоту с использованием Sn(II), Sb(III), Pb(II), Bi(III), Fe(II), Ti(II), Ti(III), Mn(II), Mn(III) или Ge(II)-содержащего катализатора и обработку полученной полигидроксикислоты пероксидом. Способ анализа остатков металла в полимере включает растворение полимера в органическом растворителе, добавление Fe(III), окисление металла и восстановление Fe(III) до Fe(II), добавление воды, комплексообразование Fe(II) с образованием окрашенного комплекса, определение содержания Fe(II) и установление содержания металла в полимере. Технический результат - оптимизация способа термической стабилизации полимеров, получаемых полимеризацией с раскрытием кольца, в частности полимолочной кислоты. 4 н. и 12 з.п.ф-лы, 5 табл., 3 ил., 4 пр.

Способ дистанционного определения деградации почвенного покрова. Способ включает зондирование подстилающей поверхности, содержащей тестовые участки многоканальным спектрометром, установленнЫм на аэрокосмическом носителе с одновременным получением изображений на каждом канале; расчет методом зональных отношений амплитуд сигналов в каналах частных индексов деградации, а именно процентного содержания гумуса (Н), индекса засоленности (NSI) и индекса влагопотерь (W); определение интегрального показателя деградации D по многопараметрической регрессивной зависимости, вида: D = ( H 0 H ) 1,9 ⋅ ( N S I N S I 0 ) 0,5 ⋅ ( W 0 W ) 0,3 пересчет значениЙ пикселей яркости изображений в масштабе вычисленного показателя деградации каждого пикселя; выделение контуров их результирующих изображений с установленными градациями степени деградации. (Н0, NSI0, W0) - значения частных индексов деградации для тестовых эталонных участков. Технический результат заключается в повышении оперативности и достоверности определения степени деградации почвенного покрова. 5 ил., 3 табл.

Изобретение относится к новым цинковым комплексам стириловых красителей для оптических сенсоров и спектрофотометрических датчиков. Описываются 15-краун-5- и дитиа-18-краун-6-содержащие 2-метил-9-стирилфенантролины формулы: где ; , в качестве оптических сенсоров на катионы кальция, бария и свинца. Указанные соединения получают взаимодействием лиганда 15-краун-5- или дитиа-18-краун-6-содержащего 2-метил-9-стирилфенантролина с перхлоратом цинка в ацетонитриле при облучении красным светом. Полученные комплексы обладают свойствами высокоэффективных флуоресцентных сенсоров на катионы кальция, бария и свинца, позволяющих визуально определять катион металла. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области обнаружения газов и касается системы спектрального анализа для определения газов с использованием обработанной ленты. Система включает в себя обработанную ленту, источник регулируемого цвета, фотодиод, датчик для определения цвета и микропроцессор. Источник регулируемого цвета испускает излучение в направлении обработанной ленты на множестве различных длин волн. Фотодиод измеряет излучение, отраженное от обработанной ленты. Микропроцессор анализирует результаты измерений и, исходя из определенного цвета и интенсивности цветового пятна, определяет тип и концентрацию газа, воздействию которого подверглась обработанная лента. Кроме того, микропроцессор с помощью датчика для определения цвета контролирует длину волны излучения источника регулируемого цвета и при необходимости корректирует излучение источника цвета. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и обеспечении возможности обнаружения газов различных типов. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и биологических объектов на предмет определения содержания ионов металлов в жидких средах с использованием фотохромных соединений. В способе спектрофотометрического определения ионов металлов в жидких средах с использованием фотохромных соединений из класса хроменов за счет образования комплексов между фотоиндуцированной мероцианиновой формой этих соединений и ионами металлов в качестве хроменов используются бисхромены, такие как 2,2,11,11-тетракис(4-метоксифенилфенил)диокса(1,12)трифенилен, 2,2,8,8-тетракис(4-метоксифенил)диокса(1,7)хризен, 3,3,11,11-тетра-(4-метоксифенил)-3,11-дигидро-4,10-диоксадибензо[a,h]антрацен, 3,3,10,10-тетра-(4-метоксифенил)-3,10-дигидро-4,11-диоксадибензо[а,h]антрацен. Достигается повышение селективности определения. 24 пр., 1 табл., 6 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к исследованию и анализу медицинских препаратов, и может быть использовано при стандартизации лекарственного растительного сырья. Способ идентификации и количественного определения хлорофилла, каротиноидов и гидроксикоричных кислот при совместном присутствии в листьях крапивы двудомной включает дробную экстракцию в течение часа по 30 мин каждая измельченного сырья с размером частиц 1,0 мм на водяной бане при температуре 100°C 70% этанолом в соотношении сырье:экстрагент 1:100, объединение извлечений и доведение используемым растворителем до 100 мл, с последующим разведением полученного раствора в соотношении 2:25 96% этанолом, измерение оптической плотности раствора относительно 96% этанола в максимумах поглощения 328±1 нм, 442±1 нм и 667±1 нм, вычисление содержания суммы гидроксикоричных кислот в пересчете на хлорогеновую кислоту, каротиноидов в пересчете на виолоксантин и хлорофилла в процентах в пересчете на абсолютно сухую массу сырья по формулам. Способ обеспечивает доступность, простоту выполнения, экономичность и малую ошибку определения. 3 ил., 1 пр.
Наверх