Том 61, № 3–4 (2025)

Проблема дешевого источника углерода для карботермического синтеза высокочистого порошка карбида кремния может быть решена при использовании углеродных остатков органических соединений. Рассмотрен и оптимизирован модельный процесс синтеза, использующий углерод, полученный при графитизации глюкозы. Данные рентгеновского фазового анализа показали, что полученный материал представляет собой смесь гексагональных политипов карбида кремния. Результаты масс-спектрометрических исследований продемонстрировали высокую чистоту финишного продукта по сравнению с исходным диоксидом кремния (по Mg, Al, Ca и Fe) и перспективность предложенной методики синтеза.

В образцах перовскитов LaAlO3, легированных медью, обнаружена широкополосная фотолюминесценция в ближнем ИК-диапазоне. Ee источником, по-видимому, является оптически-активный центр, образованный при гетеровалентном замещении катиона Al3+ на Cu2+. Дополнительное введение четырехвалентных катионов Sn4+, Zr4+ и Hf4+ обеспечивает зарядовую компенсацию гетеровалентного замещения, что приводит к возрастанию интенсивности фотолюминесценции соответствующих солегированных материалов.

На основе квазигомогенного подхода построена и подтверждена экспериментами математическая модель, описывающая кинетику процесса взаимодействия газообразного тетрафторида кремния и дисперсного гидрида кальция в условиях поддержания заданной температуры в закрытом реакторе. Отмечены особенности кинетики процесса (индукционный период, эффект торможения скорости реакции ее продуктами) и определены параметры, обеспечивающие близкую к 100% степень превращения тетрафторида кремния, что особенно важно при получении дорогостоящих изотопно чистых моносилана и кремния.

Методами термического анализа и рентгеновской дифракции исследовано фазообразование в наноразмерных порошковых системах составов (ZrO2)100−х(Sm2O3)х, где x = 3–6 мол.%, полученных после термообработки прекурсоров, синтезированных гидролизным золь–гель-способом, при температурах 180, 750, 950, 1350 и 1450°С. Установлены температурные и концентрационные интервалы образования нанокристаллических твердых растворов с кубической, тетрагональной и моноклинной сингониями. Данные результаты имеют практическое значение при установлении температуры спекания порошков с целью получения керамики с определенным фазовым составом.

Методом алкоксотехнологии проведено осаждение аморфизированной высокодисперсной фазы оксида алюминия в количестве до 5 мас.% на поверхность частиц коммерческого порошка α-Al2O3. Проведено исследование продукта гидролиза и синтезированных двухкомпонентных порошков a-Al2O3/Al2O3* методами рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Фаза- допант равномерно распределяется по объему образца в виде наночастиц размером < 10 нм и отдельных скоплений частиц размером 50–100 нм. Прокаливание порошков приводит к превращению добавки в a-Al2O3 в интервале температур 1100–1200°С, делая возможным получение однофазной корундовой керамики. Изготовлены керамические образцы методами свободного спекания и электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС). Образцы керамик, спеченные методом ЭИПС, имеют близкие значения относительной плотности ~99%. При свободном спекании сопоставимая плотность может быть достигнута при введении 5 мас.% допанта.

Методами осаждения из водных растворов солей, а также с использованием механоактивации синтезированы гидроксиапатит (ГА) и двойные (стронций и гадолиний)-замещенные ГА. Изучены их фазовый состав, удельная поверхность и ИК-спектры. Спеканием синтезированных порошков при 1100 и 1200°С получена керамика, исследованы ее прочность и микроструктура. Керамика, спеченная из порошков, синтезированных осаждением из водных растворов, характеризуется большей прочностью и более однородной структурой по сравнению со спеченной из порошков, полученных с использованием механоактивации. Биологические испытания керамик in vitro на стволовых клетках, выделенных из пульпы зуба, показали, что керамика, спеченная из порошков ГА и 0.1(Sr,Gd)ГА, синтезированных осаждением, не проявляет цитотоксичности и перспективна для использования в медицине при восстановлении поврежденной костной ткани.

Получены сферические композиты TiO2–SiO2–P2O5/CaO и TiO2–SiO2–P2O5/ZnO золь–гель-методом и методом пропитки с различным соотношением (содержание TiO2–SiO2–P2O5/ZnO варьировалось от 10 до 40 мас.%). Сферические композиты получены на основе катионитов Токем-100 и Токем-250. Макропористый катионит Токем-250 обладает большей избирательной способностью к ионам Са2+ и Zn2+, чем катионит Токем-100, что дает возможность использовать его для получения биоматериалов. Каркас сферических композитов имеет состав TiO2–SiO2–P2O5, а внутренняя часть заполнена оксидом кальция или цинка. После ступенчатой обработки композитов (60, 150, 250, 350°C — по 30 мин при каждой температуре, 600°C — 6 ч, 800°C — 1 ч) на поверхности фиксируются активные центры (Si4+, Ti4+), необходимые для осаждения и формирования кальций-фосфатного слоя. Установлено, что соотношение композитов TiO2–SiO2–P2O5/CaO : TiO2–SiO2–P2O5/ZnO = 90 : 10 мас.% благоприятно влияет на свойства материалов, которые могут быть рекомендованы для дальнейших исследований.

Исследованы сорбционные свойства диатомита Пионерского месторождения (Приморский край) с содержанием SiO2 80.4% и удельной поверхностью 352 м2/г по отношению к известному органическому красителю катионного типа – метиленовому синему (МС). Максимальная сорбционная емкость диатомита 0.31 ммоль г−1 (99.8 мг/г). Получены и проанализированы с помощью моделей химической кинетики кинетические кривые сорбции МС при температурах от 20, 40 и 60°С. Рассчитаны термодинамические параметры: стандартная энтальпия (ΔH°), стандартная энтропия (ΔS°) и стандартная свободная энергия (ΔG°). Проведено сравнение полученных результатов с параметрами адсорбции МС для диатомитов различных месторождений, а также материалов на их основе.