facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Page translation
 

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТАВА ФОСФОРОСУРЬМЯНОЙ КИСЛОТЫ

diplomИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТАВА ФОСФОРОСУРЬМЯНОЙ КИСЛОТЫ
Andreevskaya Irina, postgraduate student

Chelyabinsk State University, Russia

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Russia";

Приоритетным направлением в области исследований твердых электролитов является поиск материалов с протонной проводимостью. Наибольшей проводимостью при сравнительно низких температурах обладают неорганические кислые соли и гетерополикислоты. Одним из наиболее перспективных соединений, на основе которого могут быть созданы протонные проводники, является полисурьмяная кристаллическая кислота. Ее допирование фосфором может способствовать улучшению свойств получаемого протонного проводника.

В последние десятилетия сформировалось и активно развивается направление – физика и химия твердых электролитов, столь же важное в теоретическом и практическом плане, как ставшее классическими физика металлов, полупроводников и диэлектриков.

Одним из приоритетных направлений в области исследований твердых электролитов является поиск материалов с протонной проводимостью, это связано с перспективами их практического использования, а также новизной получаемых научных данных, характеризующих неизвестные ранее свойства кристаллов.

Большой интерес представляют оксидные соединения с протонной проводимостью. Протонные проводники по их рабочим температурам можно подразделить на низко-, средне- и высокотемпературные.

Изначально высокотемпературные протонные проводники не имеют в своем составе протонсодержащих группировок. Водородные дефекты образуются в результате взаимодействия оксидов с водородосодержащей атмосферой. В связи с этим большое внимание уделяется исследованиям взаимодействия между водяным паром, кислородными вакансиями и протонами.

Наибольшей проводимостью при сравнительно низких температурах обладают неорганические кислые соли и гетерополикислоты. До сих пор остается открытым вопрос о структуре протонгидратной подрешетки протонных проводников и механизм протонного транспорта.

Одним из наиболее перспективных соединений, на основе которого могут быть созданы протонные проводники, является полисурьмяная кристаллическая кислота.

Полисурьмяные кислоты обладают ионообменными свойствами. Следует ожидать, что допирование в полисурьмяную кислоту ионов фосфора увеличит концентрацию «кислых» протонов и улучшит протонопроводящие свойства этих соединений. Однако, данные об условиях получения фосфоросурьмяной кислоты, ее структуре немногочисленны.

Для получения полисурьмяной кислоты в качестве исходных реагентов был взят хлорид сурьмы (lll) плотностью 2,542 г/см3, к которому добавляли раствор концентрированной азотной кислоты до образования пятивалентных ионов. К получившемуся раствору приливали дистиллированную воду. Выпавший осадок отмывали и высушивали.

SbCl3+HNO3(конц.)+H2O?НSbO3 nH2O?+NO2?+HCl,                      (1)

Для получения ФСК с различными соотношениями Sb/Р к раствору добавляли различное количество концентрированной фосфорной кислоты с плотностью 0,8615 г/см3 и проводили гидролиз. Полученный осадок высушивали.

SbCl3+HNO3(конц.)+ H3PO4 +H2O? HSbkPmO3 nH2O?+NO2?+HCl,             (2)

Таблица

Соотношение исходных реагентов, состав и тип структуры образующихся фаз

Состав фаз

Соотношение исходных растворов

Тип структуры

Фаза

H3PO4(моль)

SbCl3

(моль)

P/Sb

(от. ед.)

НSbO3 nH2O

0

1

0

Р

Кристаллическая

HSb0,90P0,10O3 nH2O

0,10

0,90

0,11

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,80P0,20O3 nH2O

0,20

0,80

0,25

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,71P0,29O3nH2O

0,29

0,71

0,41

Р

Плохо кристаллическая

HSb0.67P0,33O3 nH2O

0,33

0,67

0,49

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,62P0,38 O3nH2O

0,38

0,62

0,61

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,58P0,42 O3nH2O

0,42

0,58

0,71

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,53P0,47 O3nH2O

0,47

0,53

0,89

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,51P0,49 O3nH2O

0,49

0,51

0,96

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,48P0,52O3 nH2O

0,52

0,48

1,08

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,45P0,55O3 nH2O

0,55

0,45

1,22

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,36P0,64O3 nH2O

0,64

0,36

1,78

Р

Плохо кристаллическая

HSb0,29P0,71O3 nH2O

0,71

0,29

2,45

-

Аморфная

HSb0,25P0,75O3 nH2O

0,75

0,25

3,00

-

Аморфная

HSb0,22P0,78O3 nH2O

0,78

0,22

3,55

-

Аморфная

Р- структура типа пирохлора

В результате, были получены образцы полисурьмяной кислоты допированной фосфором в соотношении Р/Sb от 0 до 3,55. Состав полученных образцов определяли методом дериватографии в интервале температур  от 60° до 800°С (DerivatographQ-1000 system: E. Paulik, J. Paulik, L. Erdey). Фазовый состав образцов контролировали на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3.

Полученные результаты сводятся к следующему: при нагревании образцов наблюдается изменение массы, это объясняется удалением из вещества летучей фракции в интервале от 25 до 100 °С.

На дериватограммах можно выделить 5 стадий с максимальной скоростью удаления газообразных продуктов при температурах 100, 210, 380, 550, 760°С. Наибольшая потеря массы наблюдается при соотношении Р/Sb = 0, при увеличении содержания фосфора в образцах, потеря массы уменьшается. Изменение массы, по-видимому, обусловлено процессами дегидратации, восстановлением Sb5+ до Sb3+ и удалением кислорода.

Литература:

1. Бурмистров В.А Структура, ионный обмен и протонная проводимость полисурьмяной кристаллической кислоты: монография/ В.А. Бурмистров. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2010. 247 с.

2. Андреевская И.Н., Бурмистров В.А. Образование протонпроводящих фаз фосфоросурьмяной кислоты при гидролизе растворов хлорида сурьмы и фосфорной кислоты//Высокие технологии, фундаментальные исследования, экономика. Т. 2: сборник статей  Двенадцатой международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности». 08-10 декабря 2011 года, Санкт-Петербург, Россия/под ред. А.П. Кудинова. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. С. 140-142.

0
Your rating: None Average: 7.8 (8 votes)
Comments: 12

Grishina Natalya Vladimirovna

Обращает на себя внимание междисциплинарность проводимого Ириной Николаевной исследования, применение методов смежных с химией наук.

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Наталья Владимировна, благодарю за оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

nagornaya marya sergeevna

Статья Андреевской Ирины Николаевны актуальна, в ней присутствует научная новизна. Убедительно!

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Мария Сергеевна, благодарю за высокую оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

Mamaraimov Mukhidin

Работа очень интересная. Факты убедительны. Заслуживает хорошей оценки. Но отсутствуют ссылки на литературы и в списке литератур отсутствует работы ученных которые получали премии а также работы ученных - лауреатов Фрумкинской медали Международного Электрохимического Общества. Также не приведен заключение к работе. Дальнейших Вам творческих успехов! С уважением, Мамараимов Мухидин Ташбулатович.

Mamaraimov Mukhidin

Работа очень интересная. Факты убедительны. Заслуживает хорошей оценки. Но отсутствуют ссылки на литературы и в списке литератур отсутствует работы ученных которые получали премии а также работы ученных - лауреатов. Также не приведен заключение к работе. Дальнейших Вам творческих успехов! С уважением, Мамараимов Мухидин Ташбулатович.

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Мухидин Ташбулатович, благодарю за замечания. В дальнейшем при изучении данной темы постараюсь их учесть и проработать более досконально список литературы. С уважением, Ирина Николаевна.

Podkorytova Elena Alexandrovna

Интересный подход. Тема не избита и актуальна на сегодняшний день. Четко и грамотно изложен материал

Podkorytova Elena Alexandrovna

Интересный подход. Тема не избита и актуальна на сегодняшний день. Четко и грамотно изложен материал

Taratin Vjacheslav Victorovich

Статья на актуальную тему. Хорошее представление материала исследований Заслуживает высокой оценки!

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Вячеслав Викторович, благодарю за высокую оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

Yugova Tatiana Vladimirovna

Полностью согласна. Это актуальная тема, литературы действительно недостаточно для изучения данного вопроса. Материал изложен четко и понятно.
Comments: 12

Grishina Natalya Vladimirovna

Обращает на себя внимание междисциплинарность проводимого Ириной Николаевной исследования, применение методов смежных с химией наук.

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Наталья Владимировна, благодарю за оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

nagornaya marya sergeevna

Статья Андреевской Ирины Николаевны актуальна, в ней присутствует научная новизна. Убедительно!

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Мария Сергеевна, благодарю за высокую оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

Mamaraimov Mukhidin

Работа очень интересная. Факты убедительны. Заслуживает хорошей оценки. Но отсутствуют ссылки на литературы и в списке литератур отсутствует работы ученных которые получали премии а также работы ученных - лауреатов Фрумкинской медали Международного Электрохимического Общества. Также не приведен заключение к работе. Дальнейших Вам творческих успехов! С уважением, Мамараимов Мухидин Ташбулатович.

Mamaraimov Mukhidin

Работа очень интересная. Факты убедительны. Заслуживает хорошей оценки. Но отсутствуют ссылки на литературы и в списке литератур отсутствует работы ученных которые получали премии а также работы ученных - лауреатов. Также не приведен заключение к работе. Дальнейших Вам творческих успехов! С уважением, Мамараимов Мухидин Ташбулатович.

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Мухидин Ташбулатович, благодарю за замечания. В дальнейшем при изучении данной темы постараюсь их учесть и проработать более досконально список литературы. С уважением, Ирина Николаевна.

Podkorytova Elena Alexandrovna

Интересный подход. Тема не избита и актуальна на сегодняшний день. Четко и грамотно изложен материал

Podkorytova Elena Alexandrovna

Интересный подход. Тема не избита и актуальна на сегодняшний день. Четко и грамотно изложен материал

Taratin Vjacheslav Victorovich

Статья на актуальную тему. Хорошее представление материала исследований Заслуживает высокой оценки!

Andreevskaya Irina Nikolaevna

Вячеслав Викторович, благодарю за высокую оценку работы. С уважением, Ирина Николаевна.

Yugova Tatiana Vladimirovna

Полностью согласна. Это актуальная тема, литературы действительно недостаточно для изучения данного вопроса. Материал изложен четко и понятно.
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.