RU2814967C1 - Способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария - Google Patents
Способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814967C1 RU2814967C1 RU2023115302A RU2023115302A RU2814967C1 RU 2814967 C1 RU2814967 C1 RU 2814967C1 RU 2023115302 A RU2023115302 A RU 2023115302A RU 2023115302 A RU2023115302 A RU 2023115302A RU 2814967 C1 RU2814967 C1 RU 2814967C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hours
- chloride
- manganese
- synthesis
- distilled water
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- -1 manganese-substituted barium Chemical class 0.000 title abstract description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 30
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims abstract description 4
- HPYIMVBXZPJVBV-UHFFFAOYSA-N barium(2+);iron(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Ba+2] HPYIMVBXZPJVBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical group [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018645 Mn—Sn Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910020646 Co-Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020709 Co—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 description 1
- XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N barium(2+) Chemical compound [Ba+2] XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005350 ferromagnetic resonance Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L tin(II) chloride (anhydrous) Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sn+2] AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении материалов для постоянных магнитов, компонентов электронных устройств, таких как антенны, сердечники, магнитопроводы и элементы памяти, а также катализаторов в устройствах газоочистки. Замещённый марганцем гексаферрит бария получают соосаждением из растворов хлоридов. Для этого сначала готовят растворы в дистиллированной воде хлорида железа FeCl3⋅6H2O, хлорида бария ВаCl2⋅2H2O и хлорида марганца MnCl2⋅4H2O, взятых в стехиометрическом соотношении, и смешивают их между собой. В полученную смесь постепенно вводят раствор щелочного реагента - гидроксида калия, посредством которого доводят pH до 13. Полученный осадок отделяют в центрифуге с последующей сушкой в сушильном шкафу при 90°C в течение суток и промывают смесью дистиллированной воды и этилового спирта, взятых в объёмном соотношении 50/50. Промытый осадок просушивают в течение 4 ч, повторно промывают, используя указанную смесь, и снова просушивают в течение суток. Затем проводят синтезирующий обжиг на воздухе при 1100°C в течение 5 ч до спекания и получения спечённого порошка. Изобретение позволяет получить замещённый марганцем гексаферрит бария с заданной степенью замещения железа. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения оксидных материалов. Получаемый материал, может быть использован в устройствах газоочистки, катализаторах, а также в качестве компонента электронных устройств (антенны, сердечники, магнитопроводы и т.д).
Существуют различные способы синтеза замещенного гексаферрита бария. Так, одним из возможных подходов к синтезу гексагональных кристаллов гексаферрита бария является золь-гель метод [Li, Q. Preparation, characterization and microwave absorption properties of barium-ferrite-coated fly-ash cenospheres / Q. Li, J. Pang, B. Wang et al. // Advanced Powder Technology. - 2013. - V. 24, is. 1. - P. 288-294]. Суть золь-гель метода заключается в смешивании исходных веществ, что приводит к образованию золя. Затем процесс переходит в стадию получения геля, который достигается путем увеличения концентрации дисперсной фазы или изменением технологических параметров, таких как температура и давление. После этого, проводятся последовательные операции, такие как конденсация, гидролиз, ультрафильтрация, высушивание, старение или термообработка, которые позволяют образовать монолитный полимерный гель. Этот гель содержит трехмерную упорядоченную сетку и создает контакты между частицами. В конечном итоге, после ускоренного нагревания до температуры 600 - 1200°C, получают порошок гексаферрита бария. Размеры полученных частиц могут варьироваться от нескольких десятков до сотен нм, в зависимости от выбранного прекурсора и условий синтеза.
Существует ряд недостатков данного метода. Во-первых, значительную часть процесса занимает стадия удаления растворителя и сушка получившегося продукта. Так, в случае получения замещенного гексаферрита в большом объеме может происходить значительная усадка (до 60%), а это может затруднить производство конечных изделий. Во-вторых, гомогенность получаемой системы, в силу особенности метода, не позволяет синтезировать анизотропные частицы. В-третьих, в процессе синтеза, возможны взаимодействия частиц с растворителем, что может ухудшить чистоту получаемого продукта.
Одним из наиболее распространенных методов синтеза, замещенного гексаферрита бария является метод твердофазного синтеза [Пат. 2651343 Российская Федерация, МПК C09D5/32, H01Q17/00]. В данном методе описывается процесс синтеза, замещенного алюминием гексаферрита бария при добавлении оксида бора, в качестве элемента, усиливающего магнитные характеристики конечного материала. Так в данном методе исходная шихта состоит из оксидов: Fe2O3, Al2O3, В2О3 (1-2 мас. %) и карбоната бария. Основу шихты (Fe2O3, Al2O3, ВаСО3) рассчитывают исходя из массовых долей элементов в конечном продукте - замещенном гексаферрите бария. Так стехиометрический коэффициент алюминия в химической формуле получаемого материала варьировался от 0,5 до 1. Далее смешанные порошки измельчали, пресовали и обжигали на воздухе при температуре 1150-1250°С до спекания. Получившийся спек охлаждали, так выглядит схема получения алюминий-замещенного гексаферрита бария в рассматриваемом методе.
Основным недостатком данного метода является использование B2O3, который может загрязнить конечный продукт, при твердофазном синтезе замещенного гексаферрита бария с другими допантами.
Схожим способом синтеза с предлагаемой разработкой является способ получения замещенного гексаферрита бария методом химического соосаждения. Так в методе, который был выбран за прототип [Yue Liu, Michael G.B. Drew, Ying Liu, Preparation and magnetic properties of barium ferrites substituted with manganese, cobalt, and tin, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 323, Issue 7, 2011, Pages 945-953, ISSN 0304-8853, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2010.11.075.] описывается технология получения замещённого гексаферрита бария: BaFe12-2xCox/2Mnx/2SnxO19, где x ∈ (0.1-0.6). Для синтеза выбрали химически чистые реагенты солей FeCl3, BaCl2, CoCl2, SnCl2, MnCl2 и безводный Na2CO3. Далее водные растворы хлоридов металлов Ba2+, Fe3+, Co2+, Mn2+ и Sn4+ были приготовлены в соотношении, согласно стехиометрической формуле, описанной выше, за исключением того, что исходное мольное отношение суммы Fe и легирующих примесей Co-Sn, Mn-Sn и Co-Mn-Sn к соотношению Ba для реагентов было выбрано равным 11:1, где количество Ba было избыточным. Затем полученные реагенты добавляли к водному раствору с 60%-ным избытком безводного Na2CO3. Полученные растворы перемешивали в течение 1 ч при температуре 70°С, затем охлаждали и отфильтровывали. Промежуточные осадки тщательно промывали деионизированной водой до тех пор, пока не исчезали хлорид ионы. Затем хлорид калия и соответствующие количества промежуточного продукта смешивали в соотношение веса 1:1. Далее продукт совместного осаждения и расплавленной соли нагревали при температуре 450°C в течение 2 часов. Затем температура была повышена от 450 до 950°С со скоростью 15°С/мин, выдерживают при 950°С в течение 4 ч, а затем охлаждают. Полученный продукт несколько раз промывали горячей деионизированной водой до тех пор, пока вода не очистилась от хлоридов. На последней стадии получившиеся гексагональные частицы замещенного феррита бария высушивали при температуре 80°С.
Основной проблемой данного способа синтеза является сложность получения исходной шихты после соосаждения с постоянной концентрацией легирующих элементов от опыта к опыту. Эта проблема связана со значительным изменением растворимости солей металлов в растворах разных агентов для осаждения. Операции промывки в данном способе являются затруднительными, поскольку проводятся многократно на разных стадиях синтеза (до расплавления солей и после).
Наиболее близким к заявленному является способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария, описанный в статье Susilawati et al, Synthesis and Characterization of Barium Hexaferrite with Manganese (Mn) Doping Material as Anti-Radar (AIP Conf. Proc., 2017, 1801), включающий соосаждение из растворов хлоридов, при котором готовят растворы в воде хлорида железа FeCl3⋅6H2O, хлорида бария и хлорида марганца MnCl2⋅4H2O, взятых в стехиометрическом соотношении, смешивают их между собой, постепенно вводят раствор щелочного реагента, полученный осадок промывают с использованием дистиллированной воды, просушивают и подвергают синтезирующему обжигу на воздухе (см. реф.; с. 04007-2, раздел Method).
Технической задачей и результатом предлагаемого способа является получение марганец-замещенного гексаферрита бария методом соосаждения с заданной степенью замещения железа.
Техническая задача достигается за счет того, что способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария в виде спеченного порошка методом соосаждения из раствора хлоридов, при котором из хлорида железа FeCl3⋅6H2O, хлорида бария BaCl2⋅2H2O и хлорида марганца MnCl2≥4H2O, взятых в стехиометрическом соотношении, готовят растворы каждого реактива в дистиллированной воде, после чего указанные растворы смешивают между собой, затем доводят pH до 13 (индикатор окончания реакции) путем постепенного введения раствора гидроксида калия, далее отделяют осадок в центрифуге, осадок просушивают сутки при температуре 90°C в сушильном шкафу, промывают осадок смесью дистиллированной воды и этилового спирта в объемном соотношении 50/50, просушивают 4 часа и промывают повторно, после чего указанный осадок просушивается сутки, в результате полученный порошок подвергают синтезирующему обжигу на воздухе до спекания при температуре 1100°C в течение 5 часов.
В отличие от способа соосаждения описанного выше, в предлагаемом способе, синтезируют замещенный гексаферрит бария BaFe12-xMnxO19, 0,25≤х≤2, из хлоридов FeCl3·6 H2O, BaCl2 2H2O, MnCl2⋅4H2O, взятых в строго стехиометрическом соотношении (без избытка солей бария), не используя оксидов. В предлагаемом методе конечная стадия синтеза гексаферрита бария замещенного марганцем осуществляется без использования дополнительного включения в шихту хлорида калия. Процесс спекания одностадийный при 1100°C в отличие от прототипа, где также применяется предварительное спекание при 450°C. Основной агент соосаждения в предлагаемом способе это KOH, а в методе прототипе - Na2CO3.
Также, новизной предлагаемого метода является новая схема очистки образцов, а именно: отделение осадка от раствора после соосаждения производится в центрифуге, а не с помощью фильтра. Помимо отличий в схеме очистки, в предлагаемом методе используется водный раствор гидроксида калия вместо раствора карбоната натрия, поскольку гидроксид калия является более щелочным и позволяет быстрее достичь нужного pH раствора.
Способ поясняется дифрактограммами, представленными на фигуре 1. и фигуре 2
На фигуре. 1 представлено сравнение рентгеновских дифрактограмм с различной температурой спекания и времени выдержки для образца со степенью замещения марганца в гексаферрите бария равной двум. Показано, что при температуре 1100°C и времени выдержки 5 часов, полученная структура соответствует по основным пикам (обозначенных красными линиями) дифрактограмме для чистого гексаферрита бария.
На фигуре 2 представлена серия образцов, которая была синтезирована по предлагаемому способу с шагом 0,25 до 1. Черными линиями показаны рефлексы пиков, соответствующие незамещенному гексаферриту бария, совпадения дифрактограмм с рефлексами означает, что по указанному способу получены однофазные образцы.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Путем замещения части ионов железа легирующим элементом - марганцем, можно изменять свойства гексаферрита бария. Это позволяет контролировать значения диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости, а также регулировать частотный диапазон ферромагнитного резонанса. Кроме того, благодаря анизотропии свойств кристаллического строения, высокой химической стабильности и развитой поверхности, гексаферрит бария может использоваться как постоянный магнит, антенна, магнитопровод, элемент памяти в электронике. Также этот материал может быть использован в качестве катализатора в фильтрах газоочистки.
Применение метода соосаждения для синтеза получаемого материала позволяет получить равномерно распределенную плотную шихту, которая может быть использована для синтеза замещенного гексаферрита бария. Исследования показали, что использование в качестве агента для соосаждения гидроксида калия является приемлемым заменителем гидроксида натрия и не загрязняет конечный продукт. Кроме того, в ходе экспериментов была достигнута высокая сходимость результатов по образцам, что не характерно, для синтеза материалов методом соосаждения.
Способ осуществляют следующим образом. Расчеты реагентов, для получения нерастворимого осадка, и, конечного продукта после синтеза, производили в соответствии со схемой химической реакции:
Для получения 10 грамм гексаферрита бария замещённого марганцем, со степенью замещения равной двум, по указанному уравнению, требуется взять следующие массы чистых компонентов:
| Таблица 1 - Состав навески на 10 грамм конечного продукта: | ||||
| Исходные, гр. | KOH | FeCl3⋅6 H2O | BaCl2⋅2H2O | MnCl2⋅4H2O |
| BaFe10Mn2O19 | 45,955 | 24,3266 | 2,2010 | 3,562 |
При этом растворы каждого из реактивов готовили в дистиллированной воде, перед смешиванием между собой. Гидроксид калия добавлялся после смешивания основных реагентов постепенно, контроль количества гидроксида калия осуществлялся по величине pH получаемого раствора до 13. Выбирается достаточно высокое значение pH, чтобы обеспечить чувствительность контроля. При значениях pH ниже 13, щелочная реакция могла бы быть менее заметной и трудно обнаружимой. Далее осадок отделяли от раствора в центрифуге. Затем нерастворимый осадок просушивали в течение суток в сушильном шкафу при температуре 90°, экспериментально установлено, такой способ просушки позволяет получить две разные по цвету фракции, белого (соли) и коричневого цвета (продукты полуреакции), для того чтобы можно было часть белого осадка удалить механически. После следовала промывка осадка. Осадок промывали смесью дистиллированной воды и этилового спирта в соотношении 50/50 для полного растворения, при меньшем объёме спирта оставались нерастворённые соли (MnCl2, BaCl2), просушивали в течение 4 часов (и промывали повторно по указанной схеме, после чего осадок просушивался сутки. Затем порошок подвергали синтезирующему обжигу на воздухе до спекания при температуре 1100°C в течение 5 часов. Было установлено, что при температуре 900°C и меньшей выдержке 4 и 2 часа, на рентгенограммах, изображено на фигуре 1, отмечено наличие гетерогенных фаз, таких как MnFe2O4, BaCl2, KClO4.
В разработанном способе получения замещенного гексаферрита бария особое внимание уделено процессу очистки нерастворимого осадка. Так с помощью центрифугирования удается наиболее полно отделить осадок от раствора с минимальными потерями массы (потери менее 2%). Двухступенчатая очистка осадка смесью спирта и дистиллированной воды (в соотношении 50 на 50) позволяет полностью удалить растворимые хлориды металлов из осадка, которые не вступили в реакцию.
Использование нового подхода двухступенчатой промывки нерастворимого осадка получаемого на первой стадии синтеза - соосаждения - позволило получить конечный продукт с низкой степенью загрязнения.
Таким образом, используя предлагаемый способ синтеза, удалось получить марганец-замещённый гексаферрит бария со степенями замещения: 0,25; 0,5; 0,75; 1; 2. Полученный материал может быть применен в качестве материала для постоянного магнита, магнитопровода, элемента памяти в электронике. Также этот материал может быть использован в качестве катализатора в фильтрах газоочистки.
Claims (1)
- Способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария, включающий соосаждение из растворов хлоридов, при котором готовят растворы в воде хлорида железа FeCl3⋅6H2O, хлорида бария и хлорида марганца MnCl2⋅4H2O, взятых в стехиометрическом соотношении, смешивают их между собой, в полученную смесь постепенно вводят раствор щелочного реагента, осадок промывают с использованием дистиллированной воды, просушивают и подвергают синтезирующему обжигу на воздухе, отличающийся тем, что используют хлорид бария BaCl2⋅2H2O, для приготовления растворов берут дистиллированную воду, в качестве щелочного реагента используют гидроксид калия, посредством которого доводят pH до 13, полученный осадок отделяют в центрифуге с последующей сушкой в сушильном шкафу при температуре 90°C в течение суток, для промывки осадка используют смесь дистиллированной воды и этилового спирта, взятых в объёмном соотношении 50/50, просушивание проводят в течение 4 ч, после чего осадок повторно промывают, используя указанную смесь, и просушивают в течение суток, а синтезирующий обжиг ведут при температуре 1100°C в течение 5 ч до спекания и получения спечённого порошка.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814967C1 true RU2814967C1 (ru) | 2024-03-07 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150241807A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic carrier and two-component developer |
| RU2651343C1 (ru) * | 2016-12-19 | 2018-04-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения поглощающего материала на основе замещенного гексаферрита бария |
| CN108949103A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-07 | 广东清大同科环保技术有限公司 | 一种粉煤灰玻璃微珠-铁氧体的复合吸波材料及其制备方法 |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150241807A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic carrier and two-component developer |
| RU2651343C1 (ru) * | 2016-12-19 | 2018-04-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения поглощающего материала на основе замещенного гексаферрита бария |
| CN108949103A (zh) * | 2018-10-26 | 2018-12-07 | 广东清大同科环保技术有限公司 | 一种粉煤灰玻璃微珠-铁氧体的复合吸波材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| SUSILAWATI et al. Synthesis and Characterization of Barium Hexaferrite with Manganese (Mn) Doping Material as Anti-Radar, AIP Conf. Proc., 2017, 1801, pp. 04007-1 -04007-6. * |
| ВИННИК Д.А. и др. Получение монокристаллов BaFe10,5Mn1,5O19 из раствора, Вестник ЮУрГУ, Серия "Металлургия", 2016, т. 16, no. 2, с. 28-33. PUNEET SHARMA et al. Structural, Mossbauer and magnetic studies on Mn-substituted barium hexaferrites prepared by high energy ball milling, Hyperfine Interact, 2007, 175:77-84. YUE LIU et al, Preparation and magnetic properties of barium ferrites substituted with manganese, cobalt and tin, J. of Magnetism and Magnetic Materials, 2011, v. 323, pp. 945-953. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jahanbin et al. | Comparative studies on the structure and electromagnetic properties of Ni− Zn ferrites prepared via co-precipitation and conventional ceramic processing routes | |
| Ishiwata et al. | High pressure synthesis, crystal structure and physical properties of a new Ni (II) perovskite BiNiO 3 | |
| Abbas et al. | Impact of Dy on structural, dielectric and magnetic properties of Li-Tb-nanoferrites synthesized by micro-emulsion method | |
| JPS60155532A (ja) | チタン酸バリウム・ストロンチウム微粒子の製造方法 | |
| Khan et al. | Influence of preparation method on structural, optical and magnetic properties of nickel ferrite nanoparticles | |
| Rhaman et al. | Dielectric, ferroelectric and ferromagnetic properties of samarium doped multiferroic bismuth ferrite | |
| CN113744991B (zh) | 一种Co2Z型铁氧体材料及其制备方法和用途 | |
| Ijaz et al. | Effect of ferromagnetic cobalt on characteristics of coercive Aluminium substituted BaFe11. 5Al0. 5O19 hexaferrites | |
| RU2814967C1 (ru) | Способ получения замещенного марганцем гексаферрита бария | |
| CN104591721A (zh) | 单相多铁性m-型铅铁氧体陶瓷材料及其制备方法 | |
| Zahi et al. | Preparation of Ni–Zn–Cu ferrite particles by sol–gel technique | |
| RU2649443C1 (ru) | Способ получения субмикронных порошков феррита кобальта (ii) | |
| RU2509625C1 (ru) | Способ получения наноразмерного порошка железоиттриевого граната | |
| Srisombat et al. | Chemical synthesis of magnesium niobate powders | |
| Takahashi et al. | Microwave dielectric properties of spinel-structured Li0. 5Ga2. 5O4 ceramics with cation ordering on octahedral sites | |
| JPH05262518A (ja) | 蓚酸稀土類アンモニウム複塩の製造方法及びそれらの稀土類酸化物製造への利用、及び得られた稀土類酸化物 | |
| Zhang et al. | Complex permittivity andpermeability of Zn–Co substituted Z type hexaferrite prepared by citrate sol–gel process | |
| JP2782579B2 (ja) | 酸化物系半導体微粉体の製造方法 | |
| US3039963A (en) | Method of preparing ferrimagnetic materials | |
| Suresh et al. | Structural, electrical and magnetic studies of Ni0. 7Mn0. 2Cu0. 1Fe2-xAlxO4 (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 and 0.25) nano-ferrite synthesized by sol-gel technique | |
| Surendran et al. | Solid state and solution synthesis of Ba (Mg1/3Ta2/3) O3: A comparative study | |
| UA123709U (uk) | Метод синтезу нікель-марганець-цинкових нвч феритів із структурою шпінелі | |
| CN108641093B (zh) | 一种单核锰配位聚合物及其制备方法 | |
| Chandru et al. | Synthesis and characterization of samarium doped SrBi2-xO4 oxides | |
| Caffarena et al. | Co2Z Hexaferrite obtained by the citrate precursor method in an inert atmosphere |