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 конструирования и анализа оксидных систем, в том числе наноразмерных. Группа занимается синтезом наноразмерных порошков ортофосфатов РЗЭ и композиций на их основе золь-гель методом. В лаборатории имеется необходимое оборудование для проведения анализа продуктов синтеза методами рентгенофазового анализа (РФА), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрии (ТГ).

Спеканием наноразмерных порошков ортофосфатов РЗЭ и композиций на их основе получают керамические образцы для оценки перспектив их использования в качестве термических барьеров для создания новой системы охлаждения, снижающей нагрев активных элементов минитурбогенераторов. Кроме того, получаемый материал рассматривается в качестве перспективных керамических матриц для иммобилизации актинид-редкоземельной фракции высокоактивных отходов (ВАО).

Научные направления:

  • Создание физико-химических основ получения плотной, химически устойчивой, термически стойкой и механически прочной керамики специального назначения из наноразмерных порошков ортофосфатов РЗЭ и оксидов алюминия, иттрия, циркония.
  • Синтез и физико-химическое исследование смешанных щелочно-цинковых фосфатов.

Лаборатория проводит исследования в содружестве с другими лабораториями института, а также с СПбГТИ(ТУ) (кафедра инженерной радиоэкологии и радиохимической технологии). Это позволяет использовать широкий спектр необходимого оборудования для исследования как наноразмерных порошков, так и керамических образцов (сорбометрия, электронная микроскопия, измерения теплопроводности, физико-механических свойств, химической стойкости).

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 M2O–ZnO–P2O5 (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 соединений 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, LiNaZnP2O7, α-, β-LiKZnP2O7 и NaKZnP2O7 – каркасный. Также впервые синтезировали твердые растворы LiNa1-xKxZnP2O7 и LixNa1-xKZnP2O7, содержащие одновременно три щелочных катиона. Они имеют каркасный тип структуры и существуют в широких пределах состава и температуры: LiNa1-xKxZnP2O7 от 0 ≤ х ≤ 0.85 при 25°С и до 0 ≤ х ≤ 1.0 выше 270оС; LixNa1-xKZnP2O7 от 0 ≤ x ≤ 0.8 при 25°С и 0 ≤ x ≤ 1.0 выше 600°С. Методом терморентгенографии установлен бинодальный характер распада твердого раствора LixNa1-xKZnP2O7 с образованием двухфазной области несмешиваемости. ниже 600°С.

Получена новая кислород-дефицитная фаза Li0.50.5Na0.15K0.85ZnP2O6.750.25, кристаллическая структура которой является каркасной.

Сотрудники группы

Сотрудники группы