SU1370524A1

SU1370524A1 - Method of thermogravimetric investigations of non-stoichiometric oxides

Info

Publication number: SU1370524A1
Application number: SU864054244A
Authority: SU
Inventors: Виталий Георгиевич Баранов; Юлий Григорьевич Годин; Валерий Александрович Димаков; Юрий Дмитриевич Съедин
Original assignee: Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1986-01-10
Filing date: 1986-01-10
Publication date: 1988-01-30

Abstract

Изобретение относитс к термодинамическим исследовани м, а именно к термогравиметрическим методам исследовани зависимости химического потенциала кислорода нестехиометри- ческих окислов от их состава, и позвол ет проводить исследовани при высоких температурах, одновременно определ скорость испарени окислов . О достижении равновесного состава образца, нагреваемого в химически активном газе с известным химическим потенциалом кислорода, суд т по началу линейного изменени его массы , после чего при температуре, при которой его испарением можно пренебречь , в инертной атмосфере определ ют изменение его массы относительно начальной массы образца, измеренной в этих же услови х. Затем при помощи химически активной газовой среды довод т состав образца до начального значени и вновь в инертной атмосфере при той же температуре определ ют изменение его массы относительно начального значени . По измеренным значени м изменени масс определ ют состав окисла, соответствующий известному химическому потен- . циалу кислорода при заданной температуре , а по наклону линейной зависимости изменени массы - скорость испарени окисла. (ОThe invention relates to thermodynamic studies, namely, thermogravimetric methods for studying the dependence of the chemical potential of oxygen of non-stoichiometric oxides on their composition, and allows for studies at high temperatures while determining the rate of evaporation of the oxides. The attainment of an equilibrium composition of the sample heated in a chemically active gas with a known chemical potential of oxygen is judged by the beginning of a linear change in its mass, then at a temperature at which its evaporation can be neglected, the change in its mass relative to the initial mass of the sample is determined in an inert atmosphere. measured under the same conditions. Then, using a chemically active gaseous medium, the composition of the sample is adjusted to the initial value, and again in an inert atmosphere at the same temperature, the change in its mass relative to the initial value is determined. The measured composition of the mass determines the oxide composition corresponding to the known chemical potential. The oxygen supply is at a given temperature, and the slope of the linear dependence of the mass change is the rate of evaporation of the oxide. (ABOUT

Description

10ten

16sixteen

2020

Изобретение относитс к термоди- амическим исследовани м, а именно к ермогравиметрическим методам иссле- 1,овани зависимости химического поенциала кислорода от состава несте- иометрических окислов.The invention relates to thermodiamic studies, namely, thermogravimetric methods of research 1, the study of the dependence of the chemical oxygen potential on the composition of non-stereometric oxides.

Целью изобретени вл етс расширение температурного диапазона исследований .The aim of the invention is to expand the temperature range of research.

Пример, Образец UO с известным химическим потенциалом кислорода и составом подвешивают к чувствительному элементу микровесов, герметизируют устройство и откачивают его до авлени 1-5 МПа, После этого запол ют объем устройства инертным газом и нагревают образец до температуры Ttu, при которой изменением его массы за счет испарени можно пренебречь, при этом показани микровесов принимают за точку отсчета изменени массы образца. Нагревают образец до заданной температуры, при которой необходимо определить состав образца при заданном значении его химического потенциала кислорода. Наполн ют объем устройства химически активным газом с заданным химическим потенциалом кислорода и регистрируют скорость из- 30 менени массы образца до тех пор, пока она не станет посто нной, после чего фиксируют ее значение на линейном участке изменени массы образца. Наполн ют устройство инертным газом, охлаждают образец до температуры Ти и определ ют изменение его массы относительно выбранной точки отсчета. Затем посредством химически активного газа, имеющего химический потенциал кислорода, равный начальному химическому потенциалу кислорода образца при температуре Ти, устанавливают в образце начальный состав и вновь в атмосфере инертного газа определ ют изменение массы относительно выбранной точки отсчета. По разнице полученных изменений масс определ ют состав, который образец имел при заданной температуре и химическом потенциале кислорода.An example, a sample of UO with a known chemical potential of oxygen and a composition is suspended to the sensitive element of the microbalance, the device is sealed and pumped out until 1–5 MPa. Then the volume of the device is filled with an inert gas and heated by a change in its mass to the evaporation count can be neglected, with the microbalance readings taking the sample mass change as the reference point. The sample is heated to a predetermined temperature at which it is necessary to determine the composition of the sample for a given value of its chemical potential of oxygen. The volume of the device is filled with a chemically active gas with a given chemical potential of oxygen and the rate of change of the sample mass is recorded until it becomes constant, after which its value is fixed at the linear portion of the sample mass change. The device is filled with an inert gas, the sample is cooled to the temperature Ti, and the change in its mass relative to the selected reference point is determined. Then, using a chemically active gas having an oxygen chemical potential equal to the initial oxygen chemical potential of the sample at temperature Ti, the initial composition is established in the sample and the mass change relative to the selected reference point is determined again in an inert gas atmosphere. The difference in the mass changes obtained determines the composition that the sample had at a given temperature and chemical potential of oxygen.

Исходный образец имел массу 0,98967 г, площадь поверхности 1,11 см , содержание кислорода в нем составл ло 2,000 ед, 0/М, а его химический потенциал кислорода был равен 502,4 к71ж/моль при 1300 К. За начальную точку отсчета изменени массы принимали показани микровесовThe initial sample had a mass of 0.98967 g, a surface area of 1.11 cm, an oxygen content of 2,000 units, 0 / M, and its chemical potential of oxygen was 502.4 k71 / mol at 1300 K. For the starting point of reference weight changes take microbalance readings

4040

5050

25 25

4g 4g

gggg

00

66

00

30 при измерении массы этого образца в атмосфере аргона при 1300 К, После выдержки образца при заданной температуре , равной 2300 К, в газовой среде Аг - 7% П., с химическим потенциалом кислорода 578,3 кДж/моль в течение 40 мин изменение его массы стало линейным, а скорость изменени массы - равной 4,02-10 г/с. После охлаждени образца в аргоне до 1300 К изменение его массы относительно выбранной точки отсчета составило 0,00231 г, а после установлени начального состава - 0,00117 г.30 when measuring the mass of this sample in an argon atmosphere at 1300 K, After holding the sample at a given temperature of 2300 K in the gaseous medium Ar - 7% P., with an oxygen chemical potential of 578.3 kJ / mol for 40 min, changing it the masses became linear, and the rate of mass change was 4.02-10 g / s. After the sample was cooled in argon to 1300 K, the change in its mass relative to the selected reference point was 0.00231 g, and after the initial composition was established, it was 0.00117 g.

Из полученных данных было найдено, что химическому потенциалу кислорода, равному 578,3 кДж/моль, при 2300 К соответствует состав 1,980 ед, 0/М, а скорость испарени образца при этой температуре равна 3,6210 г/м с. При использовании известного способа химическому потенциалу кислорода 578,3 кДж /моль при 2300 К соответст- 25 вует равновесный состав 1,951 ед, 0/М, а следовательно, погрешность в этом случае составл ет 0,029ед, 0/М,From the data obtained it was found that the chemical potential of oxygen, equal to 578.3 kJ / mol, at 2300 K corresponds to the composition of 1.980 units, 0 / M, and the evaporation rate of the sample at this temperature is equal to 3.6210 g / m s. When using the known method, the chemical potential of oxygen 578.3 kJ / mol at 2300 K corresponds to an equilibrium composition of 1.951 units, 0 / M, and therefore, the error in this case is 0.029 units, 0 / M,

Claims

Invention Formula

The method of thermogravimetric studies of non-stoichiometric oxides, which consists in that a sample with a known composition (0 / M) t and mass is heated to a predetermined temperature in a redox gaseous medium with a given value of the chemical potential of oxygen and is maintained until an equilibrium composition | continuously registering its mass, differing

topics

that, in order to expand the temperature range of the studies, the sample mass is preliminarily recorded in

inert atmosphere at a temperature at which sample evaporation can be neglected, heated to a predetermined temperature, replacing an inert atmosphere with a redox gaseous medium with a given value of the chemical potential of oxygen, withstand the sample until the onset of a linear change in its mass,

the sample mass is recorded t, the inert atmosphere is replaced with a redox gaseous medium with a chemical oxygen potential equal to the initial chemical content of the sample to a length of shani equal to t + tpo-t

But with the composition and D inert atmosphere, Sho is the initial mass; Fere re-register his weight

i- f / s t. is the mass of the sample at heating, and the composition of the sample, the equilibrium

Research institutes in an inert atmosphere; given chemical potential of acid, h

(0 / M) o is the initial ratio of the mass of the hydrogen oxidation-reducing oxygen to the mass of the substance; NOIs of a medium at a given temperature,.

0 / M is the definable composition of oxides; determined from the expression

P1J sample mass when reaching

0 / M (0 / M) „16 (0 / M) oJ, balance;

10 / «- atomic mass of metal.