Получение наноразмерного порошка La2Ti2O7 и керамики на его основе с применением золь-гель синтеза и искрового плазменного спекания

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Применение керамики в качестве матриц для иммобилизации радионуклидов с целью безопасного долговременного их захоронения или полезного использования изучается с акцентом на фазовую устойчивость, структурную целостность, гидролитическую стойкость и др. В настоящей работе исследован комбинированный подход, основанный на цитратном золь-гель синтезе наноразмерного порошка La2Ti2O7 и его последующем искровом плазменном спекании с получением плотной керамики. Методами РФА и РЭМ изучен фазовый состав и структура наноразмерного порошка La2Ti2O7 и образцов керамики на его основе, полученных в интервале температур 900–1300°С. Показано, что условия синтеза порошка обеспечивают формирование наноразмерного зерна кристаллического La2Ti2O7, консолидация которого в условиях искрового плазменного разогрева протекает с изменением фазового состава от монофазы La2Ti2O7 моноклинной структуры до орторомбической с примесью LaTiO3 при температуре ˃1200°С. Выявлено, что изменение структуры керамики сопровождается формированием непористых и бездефектных монолитных образцов. Установлено, что подобное изменение приводит к повышению относительной плотности (81.3–95.7%) и прочности при сжатии (78–566 МПа) образцов керамики. Однако происходит снижение гидролитической стойкости керамики, на что указывает увеличение скорости выщелачивания La3+ от 10–7 до 10–5 г/(см2 сут). Полученные данные полезны для системного исследования материалов, пригодных для технологий иммобилизации радиоактивных отходов в керамику.

Об авторах

O. O. Шичалин

Дальневосточный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

E. K. Папынов

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

A. A. Белов

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

К. А. Перваков

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

С. С. Грибанова

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

С. М. Писарев

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

А. Н. Федорец

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

А. В. Погодаев

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

А. О. Лембиков

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

Я. Г. Зернов

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

П. А. Мармаза

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

О. В. Капустина

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

Е. А. Гридасова

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

И. Ю. Буравлев

Дальневосточный федеральный университет

Email: oleg_shich@mail.ru
Россия, п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922

Список литературы

  1. Orlova A.I., Ojovan M.I. // Materials (Basel). 2019. V. 12. № 16. P. 2638. https://doi.org/10.3390/ma12162638
  2. Wang Z., Zhou G., Jiang D. et al. // J. Adv. Ceram. 2018. V. 7. № 4. P. 289. https://doi.org/10.1007/s40145-018-0287-z
  3. Subramanian M.A., Aravamudan G., Subba Rao G.V. // Prog. Solid State Chem. 1983. V. 15. № 2. P. 55. https://doi.org/10.1016/0079-6786(83)90001-8
  4. Shrivastava O.P., Kumar N., Sharma I.B. // Bull. Mater. Sci. 2004. V. 27. № 2. P. 121. https://doi.org/10.1007/BF02708493
  5. Wang J., Ghosh D.B., Zhang Z. // Materials (Basel). 2023. V. 16. № 14. P. 4985. https://doi.org/10.3390/ma16144985
  6. Papynov E.K., Belov A.A., Shichalin O.O. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 645. https://doi.org/10.1134/S0036023621050132
  7. Ewing R.C., Weber W.J., Lian J. // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. № 11. P. 5949. https://doi.org/10.1063/1.1707213
  8. Lutique S., Staicu D., Konings R.J.M. et al. // J. Nucl. Mater. 2003. V. 319. P. 59. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00134-X
  9. Xue J., Zhang K., He Z. et al. // Materials (Basel). 2019. V. 12. № 7. P. 1163. https://doi.org/10.3390/ma12071163
  10. Patwe S.J., Tyagi A.K. // Ceram. Int. 2006. V. 32. № 5. P. 545. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.04.009
  11. Panghal A., Kumar Y., Singh F. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 8. P. 12191. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.071
  12. Mandal B.P., Pandey M., Tyagi A.K. // J. Nucl. Mater. 2010. V. 406. № 2. P. 238. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.08.042
  13. Liu K., Zhang K., Deng T. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 10. P. 13363. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.193
  14. Liu K., Zhang K., Deng T. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 10. P. 16987. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.283
  15. Fan L., Shu X., Lu X. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 9. P. 11741. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.140
  16. Fan L., Shu X., Ding Y. et al. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 456. P. 467. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.10.025
  17. Danks A.E., Hall S.R., Schnepp Z. // Mater. Horizons. 2016. V. 3. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1039/c5mh00260e
  18. Belov A.A., Shichalin O.O., Papynov E.K. et al. // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. № 10. P. 421. https://doi.org/10.3390/jcs7100421

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024