Download to read offline
29247ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ(13) A4 (11) 29247 (51) B82B 1/00 (2011.01) C01F 17/00 (2011.01) МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2012/1120.1 (22) 29.10.2012 (45) 15.12.2014, бюл. №12 (72) Касенов Булат Кунурович; Бектурганов Нуралы Султанович; Толымбеков Манат Жаксыбергенович; Ермагамбет Болат Толеуханович; Касенова Шуга Булатовна; Давренбеков Сантай Жанабилович; Сагинтаева Женисгуль Имангалиевна; Мустафин Едиге Суиндикович; Бектурганов Жаналы Султанович; Абильдаева Алия Жамбаевна; Куанышбеков Ерболат Ермекович (73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан" Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан (56) Труханов А.В. Степин С.Г. Синтез нанокристаллического манганита La0,5Ba0,5MnO3модернизированным золь-гель методом//Тезисы докладов Второй Всесоюзной конференции по наноматериалам «НАНО 2007», Новосибирск, 13-16 марта 2007, с.246 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ МАНГАНИТО-ФЕРРИТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ, ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С ОБЩИМИ ФОРМУЛАМИ LnMI MnFeO5 И LnMII MnFeO5,5, ГДЕ Ln-РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ, М(I)- ЩЕЛОЧНЫЙ, М(II) - ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛЫ (57) Способ получения наноструктурированных частиц манганито- ферритов редкоземельных, щелочных и щелочноземельных металлов с общими формулами LnМI МnFеO5 и LnМII МnFеO5,5(МI - щелочной, МII - щелочноземельный, Ln- редкоземельный металлы). Изобретение относится к области получения неорганических наноструктурированных материалов, обладающих полифункциональными свойствами, представляющих интерес для электронной и микроэлектронной технологии в качестве полупроводниковых, конденсаторных, сегнето-, пиро-, пьезоэлектрических и др. материалов. (19)KZ(13)A4(11)29247
- 2. 29247 2 Изобретение относится кобласти получения неорганических наноструктурированных соединений, обладающих комплексом полифункциональных свойств, представляющих интерес для микро- и оптоэлектроники в качестве конденсаторных, резисторных, сегнето-, пиро-, пьезоэлектрических и других материалов. В литературе описаны способы получения только наноразмерных частиц только манганитов редкоземельных металлов, легированных оксидами s- и р- элементов. Описан способ получения золь-гель методом твердых растворов манганитов квазидвойной системы (1-x)Lа0,6Рb0,4МnО3-хNd0,6(Sr0,7Рb0,3)0,4МnО3 Шичкова Т.А., Эмелло Г.Г. Получение и свойства нанодисперских порошков твердых растворов манганитов системы (1-x)Lа0,6Рb0,4МnО3- хNd0,6(Sr0,7Рb0,3)0,4МnО3// «Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии». VI Международная конференция. Кисловодск- Ставрополь. СевКазГТУ, 2006. с.510). Золь-гель технология получения твердых растворов отличается от традиционного керамического (оксидного) тем, что в качестве исходного материала, подвергающегося термообработке, используются порошки ксерогелей, полученных в результате стадии выпаривания солей с образованием гелей и высушивания последних для получения ксерогелей. Далее ксерогели прессуют в таблетки и подвергали обжигу в течение 1 часа при 500, 700, 900, 1100°С. Модернизированным золь-гель методом синтезирован нанокристаллический манганит Lа0,5Ва0,5МnО3 (Труханов А.В., Степин С.Г. Синтез нанокристаллического манганита Lа0,5Ва0,5МnО3 модернизированным золь-гель методом// Тезисы докладов Второй Всесоюзной конференции по наноматериалам «НАНО 2007», Новосибирск, 13-16 марта 2007г., c.246.). Для синтеза методом полимерного прекурсора взяты La2O3, ВаСО3, Мn2О3, из которых получены нитраты соответствующих- катионов. В качестве органической матрицы использован глицерин. Вышеуказанные способы в отличие от используемого нами метода требуют дополнительного получения ксерогелей, нитратов редкоземельных металлов, ряду золь-гель методом также используются высокотемпературные отжиги через 100°С при 550-1100°С. Следует отметить, что в указанных работах синтезируются только манганиты, а в нашем случае манганито - ферриты, т.е. в составе соединения имеются манганиты и ферриты, отвечающие за уникальные характеристики. В данном случае используется керамическая технология. Исключается получение ксерогелей, нитратов РЗЭ., а также введение в состав оксида железа (III), наряду с оксидами щелочных, щелочноземельных металлов позволяет существенно уменьшить содержание РЗЭ. Для получения манганито-ферритов составов LnМI МnFеO5 и LnМII МnFеO5,5 (МI - щелочные, МII - щелочноземельные, Ln-редкоземельные металлы) смешиваются стехиометрические количества оксида марганца (III), оксида железа (III), оксида РЗЭ, а также карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. В присутствии органического растворителя (бензол, толуол, этиловый спирт) смесь тщательно измельчают. Присутствие растворителя повышает степень дисперсности смеси, ускоряет процесс оптимального равновесного распределения исходных веществ для проведения твердофазного взаимодействия. Затем подготовленный состав подвергается термообработке в течение 5 часов при 800°С на воздухе, далее шихту охлаждают, в присутствии указанных растворителей перетирают и проводят в течение 5 часа отжиг при 1200°С, далее опять охлаждают и повторяют операцию перемешивания и проводят для получения устойчивого при низких температурах фазы отжиг в течение 5 часов при 400°С. Полученный равновесный состав далее измельчают до наночастиц на вибрационной мельнице компании «Retsch» (Германия); а их наноразмеры определены на электронном микроскопе марки «TESCAN». Пример 1 Смешать стехиометрические количества исходных компонентов - оксида неодима Nd2O3, оксида марганца Мn2O3, оксида железа Fe2O3, карбоната натрия Na2CO3. В присутствии бензола, в объеме достаточном для образования пастообразной массы, перетереть шихту. В течение 5 ч. При 800°С прокалить на воздухе, охладить. Повторно измельчить с растворителем, проводить отжиг в течение 5 ч. при 1200°С и охладить, затем в течение 5 ч. проводить низкотемпературный отжиг при 400°С. Далее проводится измельчение до наночастиц на мельнице. Методом электронной микроскопии определены размеры наночастиц и рентгеноструктурным анализом определены его монофазность, тип сингонии и параметры решеток. В результате получен целевой продукт - наноструктурированный манганито - феррит неодима и натрия состава NdNaMnFeO5 с размерами наночастиц 83,443; 84,725; 91,885; 94,000; и 99,849 нм, который кристаллизуется в кубической сингонии со следующими параметрами решетки: а=20,102±0,032А; V°=8123,03A3 ; V°эл·яч=812;ЗА3 ; Z=10; ρрент=7,11; ρпикн=7,04±0,06 г/см. Выход продукта составил 99,0+1,0%. Пример 2 Оксиды лантана Lа2O3, марганца Мn2O3 и железа Fe2O3 и карбонат кальция Са2СO3 смешивают, измельчают как в примере 1. Смесь прокаливают при 800°С в течение 5 ч. на второй стадии и при 400°С в течение 5 ч. на третьей стадии. Аналогично примеру 1 получены размеры наночастиц и определены параметры решеток конечного продукта - манганито-феррита лантана и кальция состава LaCaMnFeO5,5. Выход продукта составляет 98,7±1,0%. Основные преимущества предлагаемого способа: - впервые получены наноструктурированные частицы манганито- ферритов РЗЭ, щелочных и
- 3. 29247 3 щелочноземельных металлов вышеуказанных составов; -экономия дорогостоящего редкоземельного элемента; - интенсификация процесса синтеза; - исключение побочных методов как в золь-гель способе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения наноструктурированных частиц манганито-ферритов редкоземельных, щелочных и щелочноземельных металлов с общими формулами LnMII MnFeO5 и LnMII MnFeO5,5 высокотемпературным твердофазным взаимодействием с применением органических растворителей из исходных оксидов марганца (III), железа (III), редкоземельных элементов и карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что исходные вещества смешивают и перетирают перед каждой стадией отжига с органическим растворителем, отжигают в три стадии, каждая длительностью 5 ч, при 800°С, 1200°С и 400°С соответственно и охлаждают на воздухе и из полученных образцов манганито-ферритов на вибрационной мельнице получают их наноструктурированные частицы. Верстка Ж. Жомартбек Корректор К. Нгметжанова