Способ определения состава твердого раствора

Использование: для оценки состава двухкомпонентных твердых растворов в нанодисперсных материалах, включающих, в частности, наноразмерные частицы: Pt-Ru, Pt-Rh, Fe-Co, Pd-Ru, Pd-Rh, Pd-H, Hf-O. Сущность изобретения заключается в том, что предложенный способ определения состава двухкомпонентного твердого раствора включает определение рентгеноструктурным анализом периода решетки твердого раствора и периода решетки чистого растворителя с последующим определением содержания растворенного элемента по его зависимости от периода решетки. Для определения состава твердого раствора в нанодисперсном материале предварительно получают чистый растворитель в наносостоянии способом, которым был получен указанный твердый раствор. Зависимость содержания растворенного элемента в нанодисперсном материале от периода решетки устанавливают путем расчета изменения периодов решеток х по формуле: а0раст,=х, где а0 - период решетки растворителя в крупнокристаллическом состоянии, араст - период решетки растворителя в наносостоянии, и корректировки зависимости содержания растворенного элемента от периода решетки, установленной для крупнокристаллических материалов, на величину х. Для определения содержания растворенного элемента по установленной зависимости используют разницу периодов решетки твердого раствора и чистого растворителя Δа, которую определяют по формуле: Δa=арасттр, где атр - период решетки твердого раствора в нанодисперсном материале. Технический результат: обеспечение возможности оценки состава твердых растворов в нанодисперсных материалах. 12 ил., 1 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к методам анализа состава и может быть использовано для оценки состава твердых растворов в нанодисперсных материалах, включающих, в частности, наноразмерные частицы: Pt-Rh, Pd-Ru, Pd-Rh, Fe-Co, Pd-H, Hf-O и других.

Известен способ определения состава твердых растворов [1], согласно которому состав и количество растворенного элемента в равновесной двухкомпонентной смеси, в частности, твердом растворе, определяют путем перетирания и нагревания исходной смеси, снятия кривых методом дифференциально-термического анализа и последующей оценки величины тепловых эффектов реакций, протекающих при проведении дифференциально-термического анализа с образованием определяемой фазы.

Однако данный способ непригоден для анализа нанодисперсных материалов.

Образование твердых растворов в нанодисперсных материалах часто проходит более интенсивно, чем в крупнокристаллическом состоянии. При этом в нанодисперсных материалах часто наблюдается сильное расширение областей взаимной растворимости компонентов друг в друге по сравнению с равновесными диаграммами состояний.

Изучение растворимости возможно с помощью прецизионного измерения периодов решеток. Дифракционные методы и, в частности, рентгеноструктурный анализ, оказываются единственными методами, позволяющими определять и изучать образование твердых растворов в столь малых объектах.

Наиболее близким к предложенному является способ определения состава твердого раствора, включающий определение рентгеноструктурным анализом периода решетки твердого раствора и определение содержания растворенного элемента по измеренным периодам решеток с применением справочных данных [2]. Однако для нанодисперсных материалов табличные величины крупнокристаллического состояния не применимы, так как на величину периода решетки оказывает влияние размерный фактор.

Большое количество экспериментальных данных показывает, что при переходе в наносостояние происходит уменьшение периода решетки материала по сравнению с бесконечным кристаллом [3-11]. Это делает известный метод непригодным для анализа состава нанодисперсных материалов.

Задача изобретения - разработка способа определения состава твердых растворов в нанодисперсных материалах.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения состава двухкомпонентного твердого раствора, включающем определение рентгеноструктурным анализом периода решетки твердого раствора и периода решетки чистого растворителя с последующим определением содержания растворенного элемента по его зависимости от периода решетки, отличающийся тем, что для определения состава твердого раствора в нанодисперсном материале предварительно получают чистый растворитель в наносостоянии способом, которым был получен указанный твердый раствор, зависимость содержания растворенного элемента в нанодисперсном материале от периода решетки устанавливают путем расчета изменения периодов решеток x по формуле:

a0-aраст,=х

где а0 - период решетки растворителя в крупнокристаллическом состоянии,

араст - период решетки растворителя в наносостоянии,

и корректировки зависимости содержания растворенного элемента от периода решетки, установленной для крупнокристаллических материалов, на величину х, а для определения содержания растворенного элемента по установленной зависимости используют разницу периодов решетки твердого раствора и чистого растворителя Δа, которую определяют по формуле:

Δа-арасттр,

где атр - период решетки твердого раствора в нанодисперсном материале.

Важно получить чистый растворитель в наносостоянии тем же методом, что и предполагаемый твердый раствор, потому что один и тот же материал, полученный разными методами, может иметь различные структурные характеристики.

Предложенный способ не относится к точным, но позволяет подтвердить наличие твердого раствора в нанодисперных материалах и оценить его состав.

Пример 1. Определение состава твердого раствора Pt-Ru.

Образцы твердых растворов Pt-Ru синтезируют путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов (НА) в совместном растворе солей PtCl4 и RuCl3 в ДМФА. Соотношение Pt: Ru в прекурсоре 9:1. НА используют для предотвращения агрегирования биметаллических наночастиц. НА получены из типовой шихты детонационного синтеза в газовой среде. Температура пиролиза 700°С.

Образцы растворителя - Pt синтезируют тем же методом, что и образцы твердого раствора - путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию НА в растворе соли PtCl4 в ДМФА. Температура пиролиза 700°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний арифметический диаметр наночастиц Pt-Ru составляет 6-8 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсных материалов состава HA/Pt-Ru и HA/Pt, полученных в одинаковых условиях.

На рентгенограммах образцов идентифицируются фазы Pt и НА. На большеугловой линии (222) Pt (Фиг. 1) определяется наплыв со стороны больших углов, что свидетельствует об образовании твердого раствора Pt-Ru. На Фиг. 1 штрих-диаграммы: 1 - Pt, 2 - интерметаллид Pt13Ru27.

Твердый раствор Pt-Ru образуется по типу замещения и до 62% Ru кристаллизуется в гранецентрированную кристаллическую (ГЦК) решетку. В литературе отсутствуют данные по изменению периода решетки Pt в наносостоянии при растворении в ней Ru. Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора строят градуировочный график для крупнокристаллического состояния следующим образом. Исходя из справочных данных, строят график зависимости периода решетки системы Pt-Ru от содержания Ru (Фиг. 2 (1)). На Фиг. 2: 1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

За крайние точки берут значения периодов решеток чистой Pt (a0=0,3923 нм) и интерметаллида Pt13Ru27 аu=0,3837 нм [12].

Из рентгеноструктурных данных рассчитывают периоды решеток Pt и твердого раствора по формулам:

где:

Хц.т. - координата центра тяжести пика;

I - интенсивность пика в точке i;

n - количество разбиений;

Δ(2θ) - цена деления по оси 2θ, мм;

Н, К, L - индексы плоскости отражения;

d - межплоскостное расстояние.

Получают значения периодов решеток твердого раствора Pt-Ru атр=0,3886 нм и растворителя - Pt араст=0,3903 нм в наносостоянии, которые оказались ниже величины периода решетки крупнокристаллического образца Pt (0,3923 нм [12]). Рассчитывают значение Δа=арасттр=0,3903-0,3886 нм=0,0017 нм.

Период решетки растворителя в наносостоянии является исходной точкой для зависимости периода решетки наноразмерного твердого раствора Pt-Ru от содержания растворенного Ru. Дальнейший ход графика аналогичен зависимости периода решетки твердого раствора в крупнокристаллическом состоянии от содержания Ru со смещением по оси ординат на величину x=a0-aраст=0,3923-0,3903=0,0020 нм, соответствующую разнице периодов решетки Pt в крупнокристаллическом и наносостояниях (Фиг. 2 (2)).

Количество Ru в наноразмерном твердом растворе определяют по зависимости периода решетки твердого раствора Pt-Ru от содержания в нем Ru, показанной на Фиг. 2 (2).

Содержание растворенного элемента Ru в синтезированном в описанных выше условиях твердом растворе Pt-Ru составляет 13,4 атомных долей, % (точка А на Фиг. 2). Точка А соответствует Δа=0,0017 нм.

Состав твердого раствора Pt-Ru приведен в таблице.

Пример 2. Определение состава твердого раствора Pt-Rh.

Образцы твердых растворов Pt-Rh синтезируют аналогично описанному в примере 1 путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в совместном растворе солей PtCl4 и RhCl3 в ДМФА. Соотношение Pt:Rh в прекурсоре 9:1. Температура пиролиза 700°С.

Образцы растворителя - Pt синтезируют тем же методом, что и образцы твердого раствора - путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в растворе соли PtCl4 в ДМФА. Температура пиролиза 700°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний арифметический диаметр наночастиц Pt-Rh составляет 5-7 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсных материалов состава HA/Pt-Rh и HA/Pt, полученных в одинаковых условиях.

На рентгенограммах образцов идентифицируются фазы Pt и НА. Большеугловой максимум (222) Pt (Фиг. 3) сильно смещен относительно табличного значения. Пик интенсивности интерметаллида PtRh также не совпадает с табличным значением, что свидетельствует об образовании твердого раствора иного количественного состава. На Фиг 3:1 - Pt, 2 - интерметаллид PtRh.

Твердый раствор Pt-Rh образуется по типу замещения и кристаллизуется в ГЦК кристаллическую решетку. В литературе отсутствуют данные по изменению периода решетки Pt в наносостоянии при растворении в ней Rh. Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора градуировочный график для крупнокристаллического состояния строят аналогично примеру 1. За крайние точки берут значения периодов решеток чистой Pt a0=0,3923 нм и интерметаллида PtRh аu=0,3864 нм [12] (Фиг. 4 (1)). На Фиг. 4: 1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

Исходной точкой для наносостояния берут значение периода решетки наноразмерной Pt ahfcn=0,3903 нм, рассчитанное в соответствии с примером 1. Дальнейший ход графика аналогичен крупнокристаллическому состоянию со смещением по оси ординат на величину x=a0раст=0,3923-0,3903=0,0020 нм, соответствующую разнице периодов решетки Pt в крупнокристаллическом и наносостояниях (Фиг. 4 (2)).

Рассчитанное в соответствии с примером 1 значение периода решетки синтезированного твердого раствора Pt-Rh aтр=0,3892 нм. Величина Δа=арасттр=0,3903-0,3892=0,0011 нм.

Содержание растворенного элемента Rh в твердом растворе Pt-Rh составляет 9,3 атомных долей, % (точка А на Фиг. 4). Точка А соответствует Δа=0,0011 нм.

Состав твердого раствора Pt-Rh приведен в таблице.

Пример 3. Определение состава твердого раствора Pd-Ru.

Образцы твердых растворов Pd-Ru синтезируют аналогично описанному в примере 1 путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в совместном растворе солей PdCl2 и RuCl3 в ДМФА. Соотношение металлов в прекурсоре Pd:Ru=9:1 и 7:3. Температура пиролиза 700°С. В качестве растворителя используют Pd.

Образцы растворителя - Pd синтезируют тем же методом, что и образцы твердого раствора - путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в растворе соли PdCl2 в ДМФА. Температура пиролиза 700°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний размер наночастиц Pd-Ru составляет 18-20 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсных материалов состава HA/Pd-Ru и HA/Pd, полученных в одинаковых условиях.

На рентгенограммах образцов HA/Pd-Ru идентифицируются фазы Pd и НА. На Фиг. 5 штрих-диаграммы: 1 - Pd, 2 - Pd9Ru. Пик интенсивности (222) Pd (Фиг. 5) смещен в сторону больших углов относительно табличного значения (Фиг. 5, штрих-диаграмма 1). Максимум отражения образца HA/Pd-Ru примерно соответствует штрих-диаграмме фазы Pd9Ru (Фиг. 5, штрих-диаграмма 2), что позволяет сделать вывод об образовании твердого раствора Ru в Pd схожей концентрации.

Твердые растворы Pd-Ru формируются по типу замещения и образуют ГЦК кристаллическую решетку. В литературе отсутствуют данные по изменению периода решетки наноразмерного Pd при растворении в нем Ru. Поэтому для количественной оценки состава образующегося твердого раствора график для крупнокристаллического состояния строят аналогично описанному в примере 1. За крайние точки берут значения периодов решеток чистого Pd а0=0,3889 нм [12] и интерметаллида Pd9Ru аи=0,3874 нм [12] (Фиг. 6 (1)). Рассчитанный, как описано в примере 1, период решетки Pd в наносостоянии равен араст=0,3881 нм, что явилось исходной точкой для зависимости периода решетки наноразмерного твердого раствора Pd-Ru от содержания Ru. Дальнейший ход графика аналогичен крупнокристаллическому состоянию со смещением по оси ординат на величину х=а0раст=0,3889-0,3881=0,0008 нм (Фиг. 6 (2)), соответствующую разнице периодов решетки Pd в крупнокристаллическом и наносостояниях (Фиг. 6 (2)). На Фиг. 6:1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

Рассчитанное в соответствии с примером 1 значение периода решетки твердого раствора Pd-Ru, полученного при соотношении в прекурсоре Pd:Ru=9:1, aтр=0,3872 нм. Величина Δа=арасттр=0,3881-0,3872 нм=0,0009 нм. Значение периода решетки твердого раствора Pd-Ru, полученного при соотношении в прекурсоре Pd:Ru=7:3, aтр=0,3875 нм. Величина Δа=арасттр=0,3881-0,3875 нм=0,0006 нм.

Содержание растворенного элемента Ru в твердом растворе Pd-Ru составляет для образцов с соотношением металлов в прекурсоре 9:1-6,4 атомных долей, % (точка А на Фиг. 6 (2)), для образца с соотношением металлов в прекурсоре 7:3-4,2 атомных долей, % (точка Б на Фиг. 6 (2)). Точка А соответствует Δа=0,0009 нм. Точка Б соответствует Δа=0,0006 нм.

Составы твердых растворов Pd-Ru приведены в таблице.

Пример 4. Определение состава твердого раствора Pd-Rh.

Образцы твердых растворов Pd-Rh синтезируют аналогично описанному в примере 1 путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в совместном растворе солей PdCl2 и RhCl3 в ДМФА. Соотношение металлов в прекурсоре Pd:Rh=9:1. Температура пиролиза 700°С.

Образцы растворителя - Pd синтезируют тем же методом, что и образцы твердого раствора путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию наноалмазов в растворе соли PdCl2 в ДМФА. Температура пиролиза 700°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний размер наночастиц Pd-Rh составляет 5-8 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсных материалов состава HA/Pd-Rh и HA/Pd, полученных в одинаковых условиях.

Максимум интенсивности образца HA/Pd-Rh (Фиг. 7) находится между табличными значениями фаз чистых Pd и PdRh (Фиг. 7, штрих-диаграмма 1 и 2, соответственно), что свидетельствует об образовании твердого раствора иного количественного состава.

Твердые растворы Pd-Ru и формируются по типу замещения и образуют ГЦК кристаллическую решетку. В литературе отсутствуют данные по изменению периода решетки наноразмерного Pd при растворении в нем Rh. Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора график для крупнокристаллического состояния строят аналогично твердому раствору Pd-Ru, описанному в примере 3. За крайние точки берут значения периодов решеток чистого Pd а0=0,3889 нм и интерметаллида PdRh аu=0,3850 нм [12] (Фиг. 8 (1)). Исходной точкой для наносостояния берут значение периода решетки наноразмерного Pd араст=0,3881 нм. Дальнейший ход графика аналогичен крупнокристаллическому состоянию со смещением по оси ординат на величину x=а0раст=0,3889-0,3881=0,0008 нм (Фиг. 8 (2)), соответствующую разнице периодов решетки Pd в крупнокристаллическом и наносостояниях. На Фиг. 8:1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

Рассчитанное в соответствии с примером 3 значение периода решетки синтезированного твердого раствора атр=0,3875. Величина Δа=арасттр=0,3881-0,3875 нм=0,0006 нм.

Содержание растворенного элемента Rh в твердом растворе Pd-Rh составляет 7,5 атомных долей, % (точка А на Фиг. 8 (2)). Точка А соответствует Δа=0,0006 нм.

Состав твердого раствора Pd-Rh приведен в таблице.

Пример 5. Определение состава твердого раствора Fe-Co.

Твердые растворы Fe-Co синтезируют методом ИК-пиролиза прекурсоров, представляющих совместный раствор в ДМФА полиакрилонитрила (ПАН) и ацетилацетонатов железа (Fe(C5H7O2)3 и кобальта Со(C5H7O2)2) при температуре 600°С. Соотношение компонентов в прекурсоре Fe:Со составляет 1:1.

Образцы растворителя - Fe синтезируют тем же методом, что и образцы твердого раствора - путем ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой совместный раствор в ДМФА ПАН и ацетилацетоната железа (Fe(C5Н7О2)3 при температуре 600°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний размер наночастиц Fe-Co составляет 9-11 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсных материалов состава ИК-ΠΑΗ/Fe-Co и ИК-ПАН/Fe, полученных в одинаковых условиях.

Твердый раствор Fe-Co образуется по типу замещения и до 80% Со кристаллизуется в объемно-центрированную кристаллическую (ОЦК) решетку. Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора по справочным данным строят график для крупнокристаллического состояния, представленный на Фиг. 9 (1) [12, 13]. На Фиг. 9: 1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

Рассчитанная в соответствии с примером 1 величина периода решетки растворителя в наносостоянии араст=0,2852 нм. Величина араст является исходной точкой для зависимости периода решетки наноразмерного твердого раствора Fe-Co от содержания в нем Со (Фиг. 9 (2)). Дальнейший ход кривой определяют путем уменьшения справочных данных на величину

x=а0раст=0,2866-0,2852=0,0014 нм, соответствующую разнице периодов решетки Fe в крупнокристаллическом и наносостояниях.

Затем графическим методом определяют количество Со в твердом растворе Fe-Co.

Рассчитанное в соответствии с примером 1 значение периода решетки синтезированного твердого раствора Fe-Co атр=0,2845 нм. Величина Δа=арасттр=0,2852-0,2845=0,0007 нм.

Содержание растворенного элемента Со в твердом растворе Fe-Co составляет 42 атомных долей, % (точка А на Фиг. 9 (2)). Точка А соответствует Δа=0,0007 нм.

Состав твердого раствора Fe-Co приведен в таблице.

Пример 6. Определение состава твердого раствора водорода в палладии.

Образцы твердых растворов Pd-H синтезируют методом ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой совместный раствор в ДМФА полиакрилонитрила (ПАН) и хлорида палладия PdCl2, при температуре 800°С. В условиях ИК-пиролиза происходит деструкция ПАН с выделением водорода.

Образцы растворителя - Pd синтезируют в аналогичных условиях ИК-пиролиза прекурсора, представляющего собой суспензию НА в растворе соли PdCl2 в ДМФА. Температура пиролиза 800°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что средний размер наночастиц Pd-H 10-14 нм.

С помощью рентгеновского дифрактометра проводят рентгеноструктурный анализ нанодисперсного материала состава ИК-ΠΑΗ/Pd-H и HA/Pd.

Рентгеноструктурный анализ показывает, что пики отражения Pd в нанодисперсном материале РЖ-ПАН/Pd-H имеют несколько максимумов (Фиг. 10 (2)), что связано с растворением Н2 в наночастицах Pd, как это имеет место при отжиге крупнокристаллического Pd в атмосфере Н2.

Твердые растворы Н2 в Pd образуются по типу внедрения и представляют собой ГЦК кристаллическую решетку. В литературе отсутствуют данные по изменению периода решетки Pd при растворении в нем Н2. Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора Pd-H строят график изменения периода решетки крупнокристаллического Pd от количества растворенного Н2. За исходную точку в системе Pd-H берут значение периода решетки чистого Pd а0=0,3889 нм [12] (Фиг. 11 (1)). На Фиг. 11:1 - крупнокристаллический материал 2 - нанодисперсный материал.

Дальнейший ход зависимости определяют по значениям периодов решеток гидридов палладия различного состава: PdH0,6 (37,5% Н2), PdH0,7 (42,8% Н2) и PdH (50% Н2) [12].

Пики отражения от растворителя - Pd в наносостоянии не имели расщепления. Период решетки Pd в наносостоянии, определенный в соответствии с примером 3, равен араст=0,3881 нм, что явилось исходной точкой для зависимости периода решетки наноразмерного твердого раствора от содержания растворенного водорода. Дальнейший ход графика аналогичен крупнокристаллическому состоянию со смещением по оси ординат на величину х=а0раст=0,3889-0,3881=0,0008 нм, соответствующую разнице периодов решетки Pd в крупнокристаллическом и наносостояниях (Фиг. 11 (2)).

Рассчитанное в соответствии с примером 1 значение периода решетки синтезированного твердого раствора Pd-H атр=0,3924 нм. Величина Δа=арасттр=0,3881-0,3924=-0,0043 нм.

Содержание растворенного элемента - водорода в твердом растворе Pd-H составляет 11,2 атомных долей, % (точка А на Фиг. 11). Точка А соответствует Δа=-0,0043 нм.

Пример 7. Определение состава твердого раствора кислорода в гафнии.

Образцы нанодисперсного твердого раствора Hf-O получают методом магниетермического восстановления в атмосфере воздуха при Т=700°С [14]. По данным рентгенофазового анализа синтезированные образцы состоят только из фазы металлического Hf. Оксидная фаза отсутствует.

Образцы растворителя - Hf получают в тех же условиях методом магниетермического восстановления в инертной атмосфере при Т=700°С.

Методом просвечивающей электронной микроскопии определяют, что образцы состоят из частиц двух фракций: мелкой с размером 10-20 нм и крупной с размером около 100 нм.

Анализ на содержание кислорода в нанопорошке Hf, проведенный в режиме фракционного газового анализа на газоанализаторе ТС-600 фирмы Leco, показывает следующие результаты: общий кислород 4,466, поверхностный 0,002, объемный 4,464 массовых долей, %.

Доля поверхностного кислорода в нанопорошках гафния, полученных в атмосфере воздуха, весьма незначительна. Поскольку, согласно данным рентгенофазового анализа, доля кислорода в оксиде очень мала, основное его количество должно находиться в составе твердого раствора.

Для количественной оценки состава образующегося твердого раствора строят график для крупнокристаллического состояния, исходя из табличных значений периода решетки а чистого гафния и фазы HfO0,27, которые равны 0,3195 нм и 0,3213 нм, соответственно (Фиг. 12 (1)). На Фиг. 12: 1 - крупнокристаллический материал, 2 - нанодисперсный материал.

Период решетки наноразмерного гафния равен араст=0,3175 нм, что является исходной точкой для зависимости периода решетки наноразмерного твердого раствора от содержания растворенного кислорода. Дальнейший ход графика аналогичен крупнокристаллическому состоянию со смещением по оси ординат на величину х=а0раст=0,3195-0,3175=0,0020 нм, соответствующую разнице периодов решетки Hf в крупнокристаллическом и наносостояниях (Фиг. 12 (2)).

Рассчитанное в соответствии с примером 1 значение периода решетки синтезированного твердого раствора Hf-O атр=0,3193 нм. Величина Δа=арасттр=0,3175-0,3193=-0,0018 нм.

Содержание растворенного элемента - кислорода в твердом растворе Hf-О составляет 27 атомных долей, % (точка А на Фиг. 12 (2)). Точка А соответствует Δа=-0,0018 нм.

Состав твердого раствора Hf-О приведен в таблице.

Источники информации

1. Патент РФ №2258216 C1, опубл. 10.08.2005, кл. МПК G01N 25/00.

2. Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ, Москва: Металлургия, 1970, с. 83, 94-129.

3. Гамарник М.Я., Сидорин Ю.Ю. Изменение параметров элементарной ячейки в высокодисперсных порошках платины // Поверхность. Физика. Химия. Механика. - 1990. - №4. - С. 124-129.

4. Бурханов A.B., Непийко С.А., Петрунин В.Ф., Хофмайстер Х.Х. Изменение периода решетки в приповерхностной области малых частиц золота //Поверхность. Физика, химия, механика. - 1985. - №9. - С. 130-135.

5. Васильев М.А. Релаксация атомной структуры поверхности металлов // Металлофизика. - 1993. - 15. - №3. - С. 77-96.

6. Физикохимия ультрадисперсных систем. / Отв. ред. И.В. Тананаев. - М.: Наука, 1987.

7. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. - М.: Наука, 1986.

8. Губин СП., Кокшаров Ю.А. Получение, строение и свойства магнитных материалов на основе кобальтосодержащих наночастиц // Неорганические материалы. 2002. - Т. 38. - №11.

9. Непийко С.А. Физические свойства малых металлических частиц. - Киев: Наук. Думка, 1985.

10. Petrunin V.F. Neutron diffraction investigation of specific features of the structure of ultrafine (nano) materials // Physics of the solid state. - 2014. - V. 56. - №1. - P. 170-175.

11. Гусев А.И., Ремпель A.A. Нанокристаллические материалы. - M.: Физматлит, 2000. - 234 с.

12. База данных по порошковым дифрактограммам неорганических и органических веществ - URL: http://www.icdd.com/

13. Барабаш O.M., Коваль Ю.Н. Структура и свойства металлов и сплавов. - Киев: Наукова думка, 1986. - 598 с.

14. Нехамкина Л.Г. Металлургия циркония и гафния. - М.: Металлургия, 1979.

Способ определения состава двухкомпонентного твердого раствора, включающий определение рентгеноструктурным анализом периода решетки твердого раствора и периода решетки чистого растворителя с последующим определением содержания растворенного элемента по его зависимости от периода решетки, отличающийся тем, что для определения состава твердого раствора в нанодисперсном материале предварительно получают чистый растворитель в наносостоянии способом, которым был получен указанный твердый раствор, зависимость содержания растворенного элемента в нанодисперсном материале от периода решетки устанавливают путем расчета изменения периодов решеток x по формуле:
a0-aраст=x,
где a0 - период решетки растворителя в крупнокристаллическом состоянии,
aраст - период решетки растворителя в наносостоянии,
и корректировки зависимости содержания растворенного элемента от периода решетки, установленной для крупнокристаллических материалов, на величину x, а для определения содержания растворенного элемента по установленной зависимости используют разницу периодов решетки твердого раствора и чистого растворителя Δa, которую определяют по формуле:
Δa=aраст-aтр,
где aтр - период решетки твердого раствора в нанодисперсном материале.



 

Похожие патенты:

Использование: для обследования оборудования, содержащего неправильные поверхности, сжатые пространства и другие труднодоступные места, на основании регистрации обратнорассеянного проникающего излучения.

Использование: для регистрации обратнорассеянного проникающего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что система обследования с обратным рассеянием с изменяемыми геометрическими характеристиками содержит матрицу датчиков излучения, включающую один или большее количество датчиков обратнорассеянного излучения.

Изобретение используется для контроля качества многослойных сверхпроводников в процессе изготовления. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе изготовления ленточного сверхпроводника исследуемые поверхности облучают световым потоком и регистрируют параметры отраженного светового потока, по которым определяют показатели преломления слоев.

Использование: для контроля технологии при изготовлении полупроводниковых метаморфных гетероструктур. Сущность изобретения заключается в том, что регистрируют кривые дифракционного отражения в режиме θ/2θ-сканирования от различных кристаллографических плоскостей, измеряют угловое положения пика от выбранной малой области эпитаксиального слоя с градиентом химического состава и вычисляют параметры решетки в различных направлениях на основе измеренных брэгговских углов, при эпитаксиальном росте слоя с градиентом химического состава в заранее произвольно выбранной малой области этого слоя формируется монокристаллический слой с однородным составом толщиной 50-100 нм, дающий отчетливый пик на кривых дифракционного отражения и не вносящий дополнительной упругой деформации.

Использование: для определения плотности путем облучения контролируемого вещества потоком квантов источника электромагнитного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определяют плотность путем облучения контролируемого вещества потоком квантов источника электромагнитного излучения, регистрации обратно рассеянного излучения, использования интенсивности счета детектора излучения и калибровочного графика, при этом измеряют интенсивность счета детектора излучения и интенсивность счета мониторного детектора при различной глубине погружения защитного экрана, определяют нормированную интенсивность счета детектора излучения, находят пространственное распределение плотности контролируемого вещества путем сравнения зависимости нормированной интенсивности счета детектора излучения от глубины погружения защитного экрана с калибровочными графиками нормированной интенсивности счета детектора излучения от глубины погружения защитного экрана, полученными для контролируемого вещества при различных распределениях его плотности по глубине.

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для внутриполостной гамма-лучевой терапии злокачественных новообразований. Комплекс содержит средство для размещения больного, источник излучения, размещенный в средстве для его хранения, средство для перемещения источника излучения из средства для его хранения в выбранный канал облучения и его возврата по выполнении сеанса облучения и средства контроля и управления.

Использование: для контроля атомно-молекулярного и надмолекулярного строения целлюлозы в исходном состоянии и после различных физико-химических воздействий. Сущность изобретения заключается в том, что образцы целлюлозных объектов изготавливают в форме плоскопараллельных пластинок или прессованных таблеток и устанавливают в держателе так, чтобы в геометрии на отражение оси волокон были параллельны отражающим плоскостям, а в геометрии на просвет - перпендикулярны, что дает возможность определить толщину и длину элементарной фибриллы соответственно.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству компьютерной томографии. Устройство содержит канал сканирования, стационарный источник рентгеновского излучения, размещенный вокруг канала сканирования и содержащий множество фокальных пятен излучения и множество стационарных детекторных модулей, размещенных вокруг канала сканирования и расположенных напротив источника рентгеновского излучения.

Использование: для определения структуры молекулярных кристаллов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют подготовку поликристаллического или порошкообразного материала, воздействуют на него монохроматическим рентгеновским излучением, региструют дифракционную картину, определяют угловые положения центров тяжести всех линий, осуществляют индицирование полученной картины, определяют параметры элементарной ячейки и пространственной группы, выполняют разложение полученной дифракционной картины на сумму интегральных интенсивностей, производят поиск структуры путем построения узловой сетки и определяют геометрию молекулы расчетными методами, определяют параметры структуры и выполняют построение теоретической дифракционной картины, сравнивают полученную теоретическую рентгенограмму с экспериментальной и уточняют структуру, при этом определение положения атомов в молекулярном кристалле осуществляется построением узловой сетки и анализом наиболее вероятных точек положения атомов по определенным формулам и дискретным уточнением различных структурных факторов и электронной плотности в каждой точке полученной узловой сетки с оценкой вероятности.

Использование: для исследования нанометрических несовершенств монокристаллических полупроводниковых пластин и гетероструктур, а также диэлектрических подложек.
Изобретение относится к клеевым композициям на основе каучука, используемым в текстильной промышленности. Клеевая композиция включает дихлорметан, синтетический каучук, натуральную резину, синтетическую резину.

Изобретение относится к устройствам дифракционных периодических микроструктур для видимого диапазона, выполненным на основе пористого кремния. Техническим результатом изобретения является создание дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния с различными металлосодержащими наночастицами.

Изобретение относится к области электротехники и нанотехнологии, в частности к нанокомпозитному материалу на основе меди (Cu) для производства силовых разрывных электрических контактов в переключателях мощных электрических сетей и вакуумных дугогасительных камерах и способу его получения.

Группа изобретений относится к медицине. Описаны медицинский материал и устройство для очистки крови.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к способу получения нанокапсул, и описывает способ получения нанокапсул креатина, характеризующийся тем, что в качестве оболочки используется геллановая камедь, а в качестве ядра используется креатин, при осуществлении способа креатин диспергируют в суспензию геллановой камеди в гексане в присутствии поверхностно-активного вещества е472с, при этом массовое соотношение ядро:оболочка при пересчете на сухое вещество составляет 1:1 или 1:3, затем при перемешивании приливают этилацетат, полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Изобретение относится к способу получения нанокапсул лекарственных растений, обладающих спазмолитическим действием, характеризующемуся тем, что в качестве оболочки используется альгинат натрия, а в качестве ядра используются лекарственные растения, обладающие спазмолитическим действием.

Изобретение направлено на усиление и увеличение продолжительности лечебного воздействия биологически активных веществ на кожный покров пациента в области пораженных зон при лечении пролежней и ожогов.

Изобретение относится к полимерным нанокомпозициям, предназначенным для получения пленочных материалов, защищающих от УФ-излучения и фотохимического старения. Композиция содержит полиолефин или сополимер олефина и УФ-абсорбер.

Изобретение относится к системам теплообмена. Технический результат - повышение эффективности термоэлектрического теплового насоса за счет уменьшения выделения паразитного тепла Джоуля в полупроводниковых ветвях и создание условий для возникновения дополнительного термоэффекта между горячими и холодными спаями, изготовленными из разных металлов.

Изобретение относится к области инкапсуляции. Описан способ получения нанокапсул экстракта зеленого чая.

Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к растениеводству, и может быть использовано для получения нанокапсул кинетина. Способ характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используют альгинат натрия при массовом соотношении ядро:оболочка, составляющем 1:1, или 1:3, или 5:1. При получении инкапсулируемых частиц методом осаждения нерастворителем порционно добавляют кинетин в суспензию альгината натрия в изопропаноле в присутствии Е472с с перемешиванием и медленно покапельно добавляют бутилхлорид в качестве осадителя, отфильтровывают суспензию, промывают бутилхлоридом и сушат. Изобретение обеспечивает упрощение и ускорение процесса получения нанокапсул и увеличение выхода по массе. 4 пр., 1 ил.

Использование: для оценки состава двухкомпонентных твердых растворов в нанодисперсных материалах, включающих, в частности, наноразмерные частицы: Pt-Ru, Pt-Rh, Fe-Co, Pd-Ru, Pd-Rh, Pd-H, Hf-O. Сущность изобретения заключается в том, что предложенный способ определения состава двухкомпонентного твердого раствора включает определение рентгеноструктурным анализом периода решетки твердого раствора и периода решетки чистого растворителя с последующим определением содержания растворенного элемента по его зависимости от периода решетки. Для определения состава твердого раствора в нанодисперсном материале предварительно получают чистый растворитель в наносостоянии способом, которым был получен указанный твердый раствор. Зависимость содержания растворенного элемента в нанодисперсном материале от периода решетки устанавливают путем расчета изменения периодов решеток х по формуле: а0-араст,х, где а0 - период решетки растворителя в крупнокристаллическом состоянии, араст - период решетки растворителя в наносостоянии, и корректировки зависимости содержания растворенного элемента от периода решетки, установленной для крупнокристаллических материалов, на величину х. Для определения содержания растворенного элемента по установленной зависимости используют разницу периодов решетки твердого раствора и чистого растворителя Δа, которую определяют по формуле: Δaараст-атр, где атр - период решетки твердого раствора в нанодисперсном материале. Технический результат: обеспечение возможности оценки состава твердых растворов в нанодисперсных материалах. 12 ил., 1 табл., 7 пр.

Наверх