Елена Евгеньевна Никишина – к.х.н., доцент кафедрыхимии и технологии редких элементов
119571, г. Москва, пр-т Вернадского, 86
Elena E. Nikishina – Cand. Sci. (Chem.), Assistant Professor of the Department of Chemistry and Technology of Rare Elements
86 Vernadskiy Prosp., Moscow 119571
Николай Владимирович Гречишников – аспирант кафедры химии и технологии редких элементов
119571, г. Москва, пр-т Вернадского, 86
Nikolai V. Grechishnikov – Postgraduate Student of the Department of Chemistry and Technology of Rare Elements
86 Vernadskiy Prosp., Moscow 119571
Дмитрий Васильевич Дробот – д.х.н., профессор кафедры химии и технологии редких элементов
119571, г. Москва, пр-т Вернадского, 86
Dmitry V. Drobot – Dr. Sci. (Chem.), Professor of the Department of Chemistry and Technology of Rare Elements
86 Vernadskiy Prosp., Moscow 119571
Представлены результаты разработки гетерофазного метода синтеза цирконатов редкоземельных элементов (РЗЭ) состава R2Zr2O7 /R2O3·2ZrO2 (R = La, Sm, Gd, Dy). Предварительно изучены сорбционные свойства маловодного гидроксида циркония (предшественника для получения сложнооксидных фаз) по отношению к ионам редкоземельных элементов (La, Sm, Gd, Dy). Результаты исследований показали, что сорбция маловодным гидроксидом циркония является сложным процессом, включающим вхождение катионов РЗЭ в поры маловодного гидроксида и ионный обмен. Проведен синтез цирконатов РЗЭ состава R2Zr2O7 /R2O3·2ZrO2 (R = La, Sm, Gd, Dy; выбор РЗЭ определялся вовлечением в рассмотрение «легких» и «тяжелых» элементов). Он заключался во взаимодействии маловодного гидроксида циркония Zr(OH)3÷1O0,5÷1,5·(1,6÷2,6)H2O с водным раствором ацетата РЗЭ (С(La3+) = 0,155 моль/л, С(Sm3+) = 0,136 моль/л, С(Gd3+) = 0,141 моль/л, С(Dy3+) = 0,120 моль/л) и последующей термической обработке. Методами дифференциально-термического и рентгенофазового анализов охарактеризованы синтезированные фазы и продукты их термолиза. Только при температуре 800 °С удалось получить однофазные цирконаты РЗЭ состава R2Zr2O7 (R = La, Sm, Gd) и твердый раствор Dy2O3·2ZrO2. Для каждой фазы рассчитаны параметры решетки. Цирконаты лантана, самария и гадолиния имеют кубическую структуру пирохлора (Fd3–m), а диспрозия – структуру флюорита (Fm3–m). Средний размер частиц у всех цирконатов составляет 1,14 ± 0,02 мкм.
This study focuses on developing a heterophase process for synthesizing rare-earth zirconates, specifically R2Zr2O7 /R2O3·2ZrO2 (R = La, Sm, Gd, Dy). We investigated the sorption properties of low-hydrated zirconium hydroxide, a precursor for complex-oxide phases, towards rare-earth elements' ions (La, Sm, Gd, Dy). The results indicate that sorption by low-hydrated zirconium hydroxide is a multifaceted process, involving the incorporation of rare-earth cations into the pores of low-hydrated hydroxide and ion exchange. The paper details the synthesis of R2Zr2O7 /R2O3·2ZrO2 (R = La, Sm, Gd, Dy), considering both «light» and «heavy» elements. The process process involves the interaction between Zr(OH)3÷1O0.5÷1.5·(1.6÷2.6)H2O, low-hydrated zirconium hydroxide, and an aqueous solution of rare-earth acetate (С(La3+) = 0.155 mol/l, С(Sm3+) = 0.136 mol/l, С(Gd3+) = 0.141 mol/l, С(Dy3+) = 0.120 mol/l) followed by heat treatment. The resulting phases and their thermolysis products were analyzed using differential thermal analysis and X-ray phase analysis. Single-phase rare-earth zirconates R2Zr2O7 (R = La, Sm, Gd) and the Dy2O3·2ZrO2 solid solution were only obtained at 800 °С. The lattice parameters are calculated for each phase. Lanthanum, samarium, and gadolinium zirconates exibited a cubic pyrochlore structure (Fd3–m), while dysprosium displayed a fluorite structure (Fm3–m). The average particle size of all zirconates was 1.14 ± 0.02 μm.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.