РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Главный редактор О.И. Койфман (д.х.н., профессор, член-корр. РАН)
Зам. гл. редактора В.Н. Пророков (к.х.н.)
Зам. гл. редактора В.В. Рыбкин (д.х.н., профессор)
Зам. гл. редактора А.П. Самарский (к.х.н.)
Зав. редакцией А.С. Манукян (к.т.н.)
В.К. Абросимов (д.х.н., проф.), М.И. Базанов (д.х.н., проф.), Б.Д. Березин (д.х.н., проф.),
В.Н. Блиничев (д.т.н., проф.), С.П. Бобков (д.т.н., проф.), В.А. Бурмистров (д.х.н., проф.),
Г.В. Гиричев (д.х.н., проф.), О.А. Голубчиков (д.х.н., проф.), М.В. Клюев (д.х.н., проф.),
А.М. Колкер (д.х.н., проф.), А.Н. Лабутин (д.т.н., проф.), Т.Н. Ломова (д.х.н., проф.),
Л.Н. Мизеровский (д.х.н., проф.), В.Е. Мизонов (д.т.н., проф.), В.И. Светцов (д.х.н., проф.),
Ф.Ю. Телегин (д.х.н., проф.), М.В. Улитин (д.х.н., проф.), В.А. Шарнин (д.х.н., проф.)
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
проф. Дудырев А.С. (г. Санкт-Петербург)
проф. Дьяконов С.Г. (г. Казань)
акад. РАН Егоров М.П. (г. Москва)
акад. РАН Еременко И.Л. (г. Москва)
проф. Захаров А.Г. (г. Иваново)
акад. РАН Монаков Ю.Б. (г. Уфа)
член-корр. РАН Новаков И.А. (г. Волгоград)
акад. РАН Новоторцев В.М. (г. Москва)
член-корр. РАН Овчаренко В.И. (г. Новосибирск)
акад. РАН Саркисов П.Д. (г. Москва)
акад. РАН Синяшин О.Г. (г. Казань)
проф. Тимофеев В.С. (г. Москва)
член-корр. РААСН Федосов С.В. (г. Иваново)
___________________
Издание Ивановского государственного химико-технологического университета, 2010
Адрес редакции: 153000, г. Иваново, пр. Фридриха Энгельса, 7, тел. 8(4932)32-73-07, E-mail: ivkkt@isuct.ru,
http://CTJ.isuct.ru
Редактор: Н.Ю. Спиридонова
Англ. перевод: В.В. Рыбкин
Компьютерная верстка: А.С. Манукян
Зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства
в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-24169 от 20 апреля 2006 г.
Журнал включен в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации,
в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой
степени доктора и кандидата наук»
Журнал издается при содействии Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова
Подписано в печать 31.05.2010. Формат бумаги 60х84 1/8.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 12,6. Усл. кр.-отт. 18,34. Учетно-изд. л. 15,12. Тираж 450 экз. Заказ 704.
Отпечатано с диапозитивов в ОАО «Ивановская областная типография». 153008, г. Иваново, ул. Типографская, 6.
Подписка: ОАО Агентство «РОСПЕЧАТЬ» (подписной индекс 70381),
ООО «Научная электронная библиотека» (www.e-library.ru).
©Изв. вузов. Химия и химическая технология, 2010
Стр.3
Т 53 (7)
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
2010
УДК 541.182.642:541.64
В.В. Вольхин, А.Л. Жарныльская, Д.А. Казаков, Г.В. Леонтьева
СИНТЕЗ И СТАБИЛИЗАЦИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ
ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ В АЛЮМООКСИДНОЙ МАТРИЦЕ
(Пермский государственный технический университет)
e-mail: vvv@purec.pstu.ac.ru
Определены условия синтеза оксигидроксида циркония при гидролизе ZrOCl2, способного
кристаллизоваться при нагревании (≥400°С) с образованием фазы t-ZrO2. На основе
золей γ-AlOOH и ZrO2 с помощью золь-гель-процесса получен алюмооксидный гель с
гомогенным распределением в нем наночастиц ZrO2. Подтверждена возможность стабилизации
наночастиц чистой (недопированной) фазы t-ZrO2 в алюмооксидной матрице
во всей исследованной области температур прокаливания образцов композитов вплоть
до 1350°С.
Ключевые слова: наночастицы, диоксид циркония, тетрагональная модификация, стабилизация,
алюмооксидная матрица, золь–гель-процесс, продукты термической обработки
Одним из направлений нанохимии является
материало-синтетическое [1]. Нанохимия позволяет
создать керамические материалы нового
поколения с принципиально иными характеристиками
«структура – свойства» [2]. Из числа керамических
материалов особый интерес представляет
керамика ZTA (zirconia-toughened alumina) –
дисперсно-упроченный композит системы Al2O3–
ZrO2, содержание ZrO2 в котором составляет 5–45
мас. % [3]. Прочность и вязкость разрушения керамики
существенно возрастают за счет диспергирования
ультрадисперсных частиц t-ZrO2 (тетрагональная
модификация) в алюмооксидной матрице
[3–4]. Однако решение проблемы упрочения
алюмооксидной керамики усложняется по причине
неустойчивости t-ZrO2 при комнатной температуре
(и вплоть до 1170°С). С целью стабилизации
t-ZrO2 проводят его допирование с помощью Y,
Ce, Mg или других химических элементов [4–5].
На основе достижений нанохимии открывается
возможность стабилизации наночастиц чистой (недопированной)
фазы t-ZrO2 в составе ZTA [6–7].
Трудности возникают при выборе условий
синтеза заданной кристаллической модификации
ZrO2. Продукты гидролиза ZrOCl2 выделяются в
рентгеноаморфном состоянии, а оформление кристаллической
структуры той или иной модификации
ZrO2 происходит при последующем нагревании
материала. Для повышения устойчивости метастабильной
модификации t-ZrO2 имеет значение
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2010 том 53 вып. 7
уменьшение размеров ее частиц [8] и, особенно,
достижение ими наноразмерного масштаба [9].
Верхний критический размер зерен t-ZrO2 около
30 нм. Для стабилизации t-ZrO2 в форме наночастиц
необходимо ограничить также возможность
их агломерации при нагревании.
В данной работе поставлена задача изучить
возможность синтеза и стабилизации частиц
чистой (недопированной) наноразмерной фазы tZrO2
в алюмооксидной матрице при температурах
вплоть до 1350 °С. Для получения высокогомогенного
материала системы Al2O3–ZrO2 применен
неорганический вариант золь–гель-синтеза.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Образцы материалов для исследования получали
гидролизом водных растворов 0,1 М AlCl3
и ZrOCl2. Гидролиз AlCl3 и ZrOCl2 проводили раздельно,
что позволило, независимо друг от друга,
выбирать условия получения каждого из компонентов
композита. Для получения оксигидроксида
алюминия в раствор AlCl3 при температуре 90–
100°С и интенсивном перемешивании вводили
концентрированный раствор NH3. Условия гидролиза
ZrOCl2 существенно варьируются в работах
разных исследователей. В соответствии с задачей
синтеза t-ZrO2 и с учетом результатов ранее выполненных
исследований [9–11], нами был уточнен
выбор концентраций водных растворов NH3 и
конечных значений рН при гидролизе ZrOCl2.
3
Стр.4