Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Зависимость параметров спекания наноразмерных сложнооксидных порошков от интенсивности генерирования зарядов при синтезе из нитрат-органических прекурсоров

А.А. Остроушко, А.Е. Пермякова, Т.Ю. Жуланова

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX

Оригинальная статья

Аннотация: Изучены параметры процесса спекания компактизированных сложнооксидных порошков на основе манганита лантана-стронция со структурой типа перовскита: температура интенсивного спекания, достигаемая усадка заготовки. Исследованные сложнооксидные образцы были получены в реакциях горения нитрат-органических прекурсоров (так называемый метод горения растворов – SCS). В ходе синтеза варьировали состав прекурсоров: природу органического компонента (поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, глицин) и его относительное содержание по отношению к стехиометрии реакции горения с образованием в качестве газообразных продуктов паров воды, молекулярного азота и диоксида углерода. При этом в прекурсорах генерировались электрические заряды положительного или отрицательного знака за счет образования и уноса с выделяющимися газами ионизированных молекулярных группировок. Интенсивность данного процесса контролировали при помощи измерителя параметров электростатического поля. Разность потенциалов земля – прекурсор в зависимости от состава исходной композиции составляла от значений, близких к нулевым, до нескольких десятков вольт. При интенсивном генерировании за счет накоплении избыточной поверхностной энергии взаимно отталкивающихся наночастиц сложного оксида температура интенсивного спекания снижалась на 350 градусов по сравнению с таковой (1050°С) для материалов, полученных из прекурсоров с небольшой интенсивностью образования зарядов. Относительная усадка образцов первого типа при этом увеличивалась с 3 до 23%. Установленная корреляция была универсальной и практически не зависела от знака генерируемого заряда.

Ключевые слова: наноразмерные порошки, синтез в реакциях горения нитрат-органических прекурсоров, генерирование зарядов, спекание, сложные оксиды, манганит лантана-стронция

  • Остроушко Александр Александрович – д.х.н., профессор, заведующий отделом химического материаловедения, главный научный сотрудник Института естественных наук и математики, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»
  • Пермякова Анастасия Евгеньевна – аспирант 3 года кафедры физической и неорганической химии, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»
  • Жуланова Татьяна Юрьевна – лаборант-исследователь отдела химического материаловедения Института естественных наук и математики, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет»

Ссылка для цитирования:

Остроушко, А.А. Зависимость параметров спекания наноразмерных сложнооксидных порошков от интенсивности генерирования зарядов при синтезе из нитрат-органических прекурсоров / А.А. Остроушко, А.Е. Пермякова, Т.Ю. Жуланова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2026. - Вып. 18. - С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Aruna, S.T. Combustion synthesis and nanomaterials / S.T. Aruna, A.S. Mukasyan // Current Opinion in Solid State and Materials Science. – 2008. – V. 12. – I. 3-4. – P.44-50. DOI: 10.1016/j.cossms.2008.12.002.
2. Manukyan, K.V. Solution combustion synthesis of nano-crystalline metallic materials: mechanistic studies / K.V. Manukyan, A, Cross, S. Roslyakov et al. // Journal of Physical Chemistry C. – 2013. – V. 117. – I. 46. – P. 24417-24427. DOI: 10.1021/jp408260m.
3. Wen, W. Nanomaterials via solution combustion synthesis: a step nearer to controllability / W. Wen, J-M. Wu // RSC Advances. – 2014. – V. 4. – I. 101. – P. 58090-58100. DOI: 10.1039/C4RA10145F.
4. Varma, A. Solution Combustion Synthesis of Nanoscale Materials / A. Varma, A.S. Mukasyan, A.S. Rogachev, K.V. Manukyan // Chemical Reviews. – 2016. – V. 116. – I. 23. – P. 14493-14586. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00279.
5. Thoda, O. Review of recent studies on solution combustion synthesis of nanostructured Catalysts / O. Thoda, G. Xanthopoulou, G. Vekinis, A. Chroneos // Advanced Engineering Materials. – 2018. – V. 20. – I. 8. – Art. № 1800047. – 30 p. DOI: 10.1002/adem.201800047.
6. Deganello, F. Solution combustion synthesis, energy and environment: Best parameters for better materials / F. Deganello, A.K. Tyagi // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. – 2018. – V. 64. – I. 2. – P. 23-61. DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2018.03.001.
7. Novitskaya, E. A review of solution combustion synthesis: an analysis of parameters controlling powder characteristics / E. Novitskaya, J.P. Kelly, S. Bhaduri, O.A. Graeve // International Materials Reviews. – 2021. – V. 66. – I. 3. – P. 188-214. DOI: 10.1080/09506608.2020.1765603.
8. Parauha, Y.R. Prospective of combustion method for preparation of nanomaterials: a challenge / Y.R. Parauha, V. Sahu, S.J. Dhoble // Materials Science and Engineering B. – 2021. – V. 267. – Art. № 115054. – 29 p. DOI: 10.1016/j.mseb.2021.115054.
9. Padayatchee, S. Solution combustion synthesis for various applications: a review of the mixed-fuel approach / S. Padayatchee, H. Ibrahim, H.B. Friedrich et al. // Fluids. – 2025. – V. 10. – I. 4. – Art. № 82. – 24 p. DOI: 10.3390/fluids10040082.
10. Томина, Е.В. Синтез наноразмерного феррита кобальта и его каталитические свойства в фентоноподобных процессах / Е.В. Томина, Н.А. Куркин, А.В. Дорошенко // Неорганические материалы. – 2022. – Т. 58. – № 7. – С. 727-732. DOI: 10.31857/S0002337X22070132.
11. Томина, Е.В. Влияние метода синтеза на состав, морфологию и каталитические свойства наноразмерного феррита висмута / Е.В. Томина, Н.А. Куркин, И.С. Чередниченко, А.Н. Лукин // Журнал неорганической химии. – 2024. – Т. 69. – № 11. – С. 1522-1534. DOI: 10.31857/S0044457X24110038.
12. Остроушко, А.А. Термохимическое генерирование зарядов в полимерно-солевых пленках / А.А. Остроушко, М.Ю. Сенников // Журнал неорганической химии. – 2005. – Т. 50. – № 6. – С. 1024-1026.
13. Ostroushko, A.A. Charge generation during the synthesis of doped lanthanum manganites via combustion of organo-inorganic precursors / A.A. Ostroushko, O.V. Russkikh, T.Yu. Maksimchuk // Ceramic International. – 2021. – V. 47. – I. 15. – P. 21905-21914. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.04.208.
14. Остроушко, А.А. Изучение генерирования зарядов при синтезе наноразмерных сложных оксидов в реакциях органо-неорганических прекурсоров / А.А. Остроушко, О.В. Русских, И.Д. Гагарин, Е.А. Филонова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 215-222. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.215.
15. Остроушко, А.А. Факторы, определяющие термохимическое генерирование зарядов в реакциях горения нитрат-органических прекурсоров материалов на основе манганита лантана и диоксида церия // А.А. Остроушко, Т.Ю. Максимчук, А.Е. Пермякова, О.В. Русских // Журнал неорганической химии. – 2022. – Т. 67. – № 6. – С. 727-738. DOI: 10.31857/S0044457X22060186.
16. Russkikh, O. Synthesis, structure and catalytic activity features of alkali-substituted nanostructured lanthanum manganites / O. Russkikh, A. Permyakova, E. Filonova et al. // Materialia. – 2026. – V. 45. – Art. № 102665. – 28 p. DOI: 10.1016/j.mtla.2026.102665.
17. Остроушко, А.А. Влияние наноразмерных добавок на температуру спекания оксида алюминия / А.А. Остроушко, А.И. Вылков, Т.Ю. Жуланова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – C. 799-806. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.799.
18. Иванов, В.В. Электрофоретическое формирование тонкопленочного электролита на несущем катоде ТОТЭ / В.В. Иванов, Ю.А. Котов, А.С. Липилин и др. // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». – 2008. – № 10 (66). – С. 36-56.
19. Ostroushko, A.A. Synthesis of lanthanum manganite powders via combustion reactions: some aspects of the influence of magnetic field and charge generation in precursors on the formation of properties / A.A. Ostroushko, I.D. Gagarin, E.V. Kudyukov et al. // Наносистемы: физика, химия, математика. – 2023. – Т. 14. – Вып. 5. – С. 571-583. DOI: 10.17586/2220-8054-2023-14-5-571-583.

Содержание |