Главная Изучение образования в фториднофосфатных системах соединений циркония для функциональных материалов
Изучение образования в фториднофосфатных системах соединений циркония для функциональных материалов Печать E-mail

Годнева М.М., Мотов Д.Л.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия 


It is investigated phases formation in systems ZrO(NO3)2 - KF(HF) - H3PO4 - H2O и ZrO(NO3)2-H3PO4-CsF(HF) -H2O. Thus in the potassium system crystal compounds are allocated K3Zr3(PO4)5.3HF, K5Zr3O3F2(NO3)3(PO4)2.3H2O and amorphous K4Zr4F8(NO3)3(PO4)3.6H2O, K3Zr4O2F3(NO3)3(PO4)3. .nH2O, and in cesium - crystal CsZr2F6PO4.H2O, CsZr2(PO4)3.2HF.H2O, Cs2Zr3O2.5F3(PO4)2.nH2O, CsZr4FO2(PO4)4.5H2O , Zr2OF3PO4.(2-3)H2O and amorphous CsZrF2PO4.H2O, Cs2Zr3OF6(PO4)2.4.5 H2O, CsZr3O1.5F4(PO4)2.4.5H2O. Compounds are characterized by methods crystal-optic, X-ray powder diffraction, chemical , termical analysis and IR- spectroscopy.

Ранее нами подробно изучено фазообразование в сернокислых растворах соединений элементов подгруппы титана в присутствии фторидов щелочных элементов [1]. При этом в условиях «мягкого синтеза» выделены фториды, фторосульфаты, фторо- и фторосульфатометаллаты щелочных элементов. Более ста соединений получено впервые. Их исследование показало, что ряд из них обладает интенсивной рентгенолюминесценцией (РЛ). Потенциальными люминофорами являются гексафтороцирконаты M2Zr(Hf)F6 (M - K, Rb, Cs), а также Rb3Zr2F9SO4∙2H2O. При этом следует отметить два важных результата - с одной стороны, синтезированным материалам присуща интенсивная РЛ в широком диапазоне длин волн, и с другой, установлены возможности повышения эффективности РЛ, оптимизации ее спектра и временных характеристик за счет преобразования одних дефектов кристаллической решетки, являющихся центрами РЛ, в другие, образование которых можно ожидать из фосфатных сред. Получение новых рентгенолюминофоров на основе соединений циркония актуально по ряду причин. Имеются основания полагать, что синтез фторофосфатоцирконатов (гафнатов) позволит создать материалы, обладающие высоким выходом РЛ и благоприятным спектральным составом вследствие наличия в их структуре 2-3 разных люминогенных групп, дающих более сильное интегральное излучение, чем с одной такой группой. Отсутствие токсичности у полученных рентгенолюминофоров создаст предпосылки для их широкого внедрения в область медицины и, наконец, «мягкий синтез» фторофосфатоцирконатов(гафнатов) предполагает использование доступных реагентов: оксонитрата циркония, фосфорной кислоты и фторидов щелочных элементов, в то время как общее количество реактивов в производстве люминофоров составляет около 100 наименований, причем часть из них остро дефицитна.

В настоящей работе приведены материалы по фазообразованию в системах ZrO(NO3)2 - KF(HF) - H3PO4 - H2O и ZrO(NO3)2-H3PO4-CsF(HF) -H2O при 15-20оС. С калием впервые выделены кристаллические соединения K3Zr3(PO4)5.3HF, K5Zr3O3F2(NO3)3(PO4)2.3H2O и аморфные K4Zr4F8(NO3)3(PO4)3.6H2O, K3Zr4O2F3(NO3)3(PO4)3. .nH2O .Состав фазы K5Zr3O3F2(NO3)3(PO4)2.3H2O установлен путем расчета из данных для смеси, содержащей кроме этой фазы, K2ZrF6.

С цезием впервые получены соединения кристаллические CsZr2F6PO4..H2O, CsZr2(PO4)3.2HF.2H2O, Cs3Zr3O3F3(PO4)2.6H2O, Cs2Zr3O2.5F3(PO4)2.nH2O, CsZr4FO2(PO4)4.5H2O, Zr2OF3PO4.(2-3)H2O и аморфные CsZrF2PO4.H2O, Cs2Zr3OF6(PO4)2.4.5 H2O, CsZr3O1..5F4(PO4)2. 4.5H2O.

Состав соединений Cs3Zr3O3F3(PO4)2.6H2O, CsZr4FO2(PO4)4.5H2O, Zr2OF3PO4.(2-3)H2O установлен расчетным путем, т.к. они кристаллизуются совместно с Cs2ZrF6 и CsNO3. Состав аморфной фазы Cs2Zr3OF6(PO4)2.4.5H2O условен, т.к. образец содержал до 15% примеси.

При длительном выстаивании соединений K3Zr3(PO4)5.3HF, CsZr2(PO4)3.2HF.H2O и Cs2Zr3OF6(PO4)2.4.5H2O отмечено выделение HF, а это позволяет предположить, что два первых являются кристаллосольватами. С последним, по-видимому, происходит, внутренний гидролиз.

Соединения охарактеризованы методами кристаллооптического, рентгенофазового, химического, термического анализов и ИК-спектроскопии. После термообработки, помимо известных фосфатоцирконатов CsZr2(PO4)3, Cs2Zr(PO4)2, обнаружены в смесях не идентифицированные фазы.

ИК-спектры полученных соединений подтверждают, что они являются ортофосфатами с координированной к цирконию PO4-группой. Ее сильная полоса поглощения для CsZr2(PO4)3.2HF.H2O и Cs2Zr3OF6(PO4)2.4.5 H2O не расщеплена, но несколько ассиметрична, что свидетельствует о близости к тетраэдрической симметрии, неискаженной координацией к цирконию. Соединения, содержащие PO4-группу с такой симметрией, вероятно, являются двойными солями, как это имеет место для соединения с SO4-группой [KZr2F9(H2O)]K2SO4.

Полагаем, что некоторые из синтезированных в этой работе соединений, в частности CsZr2F6PO4.H2O и CsZr2(PO4)3.2HF.H2O, могут быть прекурсорами для получения новых рентгенолюминесцирующих материалов, пригодных для томографов.

Литература

1. Годнева М.М., Мотов Д.Л. Химия подгруппы титана. Сульфаты, фториды и фторосульфаты из водных сред. Москва: Наука. 2006. 302 с..

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2


busy
 

Язык сайта:

English Danish Finnish Norwegian Russian Swedish

Популярное на сайте

Ваш IP адрес:

44.211.26.178

Последние комментарии

При использовании материалов - активная ссылка на сайт https://helion-ltd.ru/ обязательна
All Rights Reserved 2008 - 2024 https://helion-ltd.ru/

@Mail.ru .