Группа синтеза и исследования фосфатов редкоземельных элементов, цинка и щелочных металлов

Руководитель Мезенцева Лариса Петровна с.н.с., к.х.н. Тел:8(812) 325-41-36, e-mail: [email protected]

Группа проводит исследования в области физико-химического анализа оксидных систем, в том числе наноразмерных.
Развитие современной техники в значительной степени определяется разработкой и внедрением в производство новых материалов, среди которых важное место занимают материалы на основе фосфатов, перспективные в качестве защитных покрытий, катализаторов при окислительном дегидрировании бутана и изобутана, лазерных сред, люминофоров, сцинтилляторов и др. Кроме того, керамика на основе ортофосфатов РЗЭ, в том числе композитная, рассматривается как перспективный конструкционный материал и как материал для иммобилизации радиоактивных отходов. Группа получает наноразмерные порошки ортофосфатов РЗЭ золь-гель методом (осаждением из водных растворов).
В лаборатории освоены и приспособлены методы рентгенофазового анализа (РФА), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрии (ТГ), сорбометрии, методом динамического рассеяния света и методами электронной микроскопии для исследования синтезируемых образцов.

Научные направления:

  • Создание физико-химических основ получения плотной, химически устойчивой, термически стойкой и механически прочной керамики различного назначения из нанопорошков ортофосфатов редкоземельных элементов (Ln’Ln’ ‘PO4∙nH2O).
  • Ионные и смешанного типа проводники на основе фаз, кристаллизующихся в системе Bi2O3–BaO–Fe2O3.
  • Синтез и физико-химическое исследование смешанных щелочно-цинковых фосфатов.

Лаборатория осуществляет и проводит исследования синтеза твердофазным золь-гель методом. Исследования полученных образцов осуществляем методами рентгенофазового анализа (РФА) и комплексного термического анализа – дифференциальной сканирующей калориметрии с термогравиметрией (ДСК/ТГ); определение микроструктуры проводим методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ); определение элементного состава – методом микрорентгеноспектрального анализа (МРСА); электрические свойства оцениваем путем измерения электропроводности в интервале температур 20–600 °C на частоте 40 кГц, а также путем измерения методом импедансной спектрометрии. В результате исследования впервые были получены композитные твердые электролиты (ТЭ), имеющие более высокие значения проводимости в области средних температур (σ 0.3 · 10–2 См/см при 350 °С) по сравнению с известными ТЭ на основе ZrO2 и δ-Bi2O3. Полученные в данной работе материалы являются перспективными для использования в качестве газовых сенсоров и электрохимических элементов с проводимостью по кислороду.

Группа так же проводит исследование щелочно-цинковые фосфатов, которые представляют интерес для технологии стекла и керамики с ценными для практики свойствами. Изучение фазовых соотношений в отдельных разрезах системы M2OZnOP2O5 (M – щелочной металл) проводим с целью поиска новых фаз постоянного и переменного состава; исследуем кристаллохимические, электрофизические и других свойства, а также влияние модифицирующих добавок на эти свойства.

В результате синтезировали ряд новых ранее неизвестных дифосфатов с одним и двумя щелочными катионами, определили их кристаллические структуры. Установили, что Na2ZnP2O7 и K2ZnP2O7 имеют слоистый тип структуры, в то время как K2Zn3(P2O7)2, Li12Zn4(P2O7)5,  α-, β-LiKZnP2O7 и NaKZnP2O7 – каркасный. Также впервые установли обширную область твердых растворов ромбической сингонии общей формулы LiNa1−xKxZnP2O7, содержащих одновременно три щелочных катиона, от 0х0.85 при комнатной температуре до 0х1.0 выше 270 °С.

Сотрудники группы

Сотрудники группы