Введение к работе
А5ї2-2М2їь_Т.:ЇЇЇ- Научно-технический прогресс в современных условиях предъявляет высокие требования к материалам, обладающим комплексом заданных свойств.
Весьма перспективными материалами на основе РЗЭ являются. их тугоплавкие соединения, в том числе сульфида, обладающие широким диапазоном необходимых для современной техники электрических и магнитных свойств. Однако свойства сплавов и соединений РЗЭ изучены недостаточно. Поэтому получение материалов на основи сульфидов и оксосулыйидов лантана и других РЯЭ, удовлетворяющих современным требованиям полупроводниковой техники, материалов для оптических целей, изготовление новых изделий, а такче говн-шение качества существующих материалов, в ряде случаев невозможно из сульфидов, получаемых традиционными способами синтеза. Известные способы характеризуются кинетическими затруднениями на межфазной границе, большой продолжительностью процесса, повышенными температурами, требугат дополнительных затрат не безопасное ведение процесса, специального оборудования, контролируемой атмосферы и связаны с большим потреблением воды.
Перспективным направлением в области создания сульфидов РЗЭ и соединений на их основе является применение в качестве реакционных сред ионных расплавов. Благодаря високой реакционной способности ионных расплавов появляется возможность обеспечить высокие скорости протекания процесса, получить продукт в виде кристаллов заданного размера, химического и Фазового сос>л:э, что представляет определенные трудности при получении СУЛЬ'ТИДСВ
известными способами. Кроме того, применение в качестве реакционной среда расплавов индивидуалы-И солей роданидов щелочных металлов или их смесей с хлоридами щелочных металлов позволяет существенно сократить потребление вода, исключить применение токсичного, пожаро- и взрывоопасного сероводорода и сероуглерода и создает предпосылки к созданию замкнутых безотходных и экологически безопасных технологических процессов.
Цель работы. Разработать новый способ получения сульфидов и оксосульфидов лантана и других РЗЭ на основе расплавов, насыщенных серой и путем обменного взаимодействия.
Экспериментально определить факторы, влияющие на состав и структуру сульфидов в оксосульфидов.лантана и РЗЭ.
Установить термодинамические и кинетические закономерности образования сульфида лантана и оксосуль*ида rwua J-ct^OjiS , а также изучить их некоторые физико-химические свойства.
Изучить процессы, протекающие при окислении сульфидов и оксосульфидов лантана и РЗЭ, синтезированных в расплавах солей. Установить взаимосвязь между поведением последних при окислении.,их кристаллическим строенчем и условиями получения.
Разработать техническую чокумеитацкю на способ синтеза сульфидов лантана и других РЗЭ.
Научная новизна и практическое^ значение. Разработаны физико-химические основы процесса синтеза сульфидов и оксосульфидов лактана и других РЗЭ по реакциям окисления-восстановления и об-иенного взаимодействия в расплавленных роданидах и хлоридах щеточных металлов.
уіокязадо влияние различных факторов (температуры, продолжи-тельности процесса), состава и природы расплава на Формирова-
ще я рост кристаллов продуктов синтеза. Установлены оптимальные условия процесса и предложены более совершенные состави для получения сульфидов и оксосульфкдов лантана и редкоземельных элементов.
Предлагаешь составы расплавов позволяют синтезировать сульфиды и океосульфіда лантана и других РЗЭ, что позволило подучить « продукты заданного химического, гранулометрического состава в: виде порошковых материалов. Синтезированы порошки сульфидов и рксосульбидов лантана (J^S^^^B, «Хя*& 5^. ) и РЯЭ (0J>3,
Исследованы процессы высокотемпературного окисления сульфидов и оксосуяьфидов лантана, синтезированных в расплавах солей. Показано, что в исследуемых расплавах ооразуится кристадлл с совершенной кристаллической структурой, затруднявшей дкїфуиш кислорода о? поверхности к центру зерен кристаллов при окисльши тоследаих.
Установленные термодинамические и кинетическиа закономерности могут быть использованы для целенаправленного синтеза кристаллических пброшков сульфидов и оксосульфндов лантана и РЗЭ. Показаны возможности способа синтеза в расплавах, содержащих роданида щелочных металлов в их смеси с хлоридами; получен продукт о содержанием JU**,S, 98,0-99,0 aMA.^,^0i.St 98,2-99,5 % мас. ' ...
Приготовлены опытно-промышленные партии сульфида Мх* Si и оксооульфида лантана Mi^S , которые прошли технологические испытания на НПО ''Лвминойор" в количестве 0,6 кг.
Образцы сульфида и окоосульфвда лантана зкспонисогайись
« на выставке "Ученые Минвуза РСФСР - народному хозяйству страны" (Совет Министров РСФСР, г.Москва) в 1985 году и на ВДНХ СССР в 1984, 1985 г.г., на краевых выставках ЦНТИ г. Ставрополь в 1986, 1987, 1938 г.г.
Разработана производственная методика получения сульфида лантана квалификации "ч", а также технические условия на процесс синтеза сульфида лантана («toiSj ) в расплавах солей.
Показана пригодность сульфидов и оксосульфидов лантана, синтезированных в расплавах солей, для оптических целей й люминофоров.
Основные положения,„выносимые на защиту;
составы расплавов на основе роданидов и их смесей с соответствующими хлоридами щелочных металлов для получения полуторных сульфидов и оксосульфидов лантана и других РЗЗ;
результаты исследования влияния условий синтеза на состав и структуру JxXi5il'kti,0i.S>frlct1,OJt,Sji , установлены их оптимальные характеристики;
на основании разнообразных физико-химических методов (аналитического, ИК-спектроскопии, ЦТА, РФА и электронной микроскопии), показаны возможности практического применения <&х^5з, Jjx^OiS, J*&t,0i.Sz, , синтезированных в расплавах солей.
ІШш5Шї!Й_й232ї» Результаты работы были представлены: пп втором и третьем Всесоюзных совещаниях "Химия я технология х-члыюгошшов" (Караганда 1982, 1986, Ї990 г.г.), ла Всесоюзном совещании "Синтез, свойства, исследование и технология люмино-'їюров для отображения информация" и 4, 5 региональных семинарах (Ставрополь 1982, 1984, 1985, 1986, 1987 г.г.),на конферен- . \\:тх гслодых ученых и специалистов ВНИИ люминофоров и.особо
чистых веществ (Ставрополь 1984, 1985 г.), на научво-телшчес-ком совещании "Физико-химические и электрохимические свойства иоино-элвктронлнх проводников и их использование в технике" (Киев, 1986, .1937 г., КДДИ), на пятой Кольском семинаре по алектрохимшт редких металлов (Апатиты, Т9П6 г,), на второй региональной конференции "Аналитика Оибпри-86" (Красноярск,І9Рfir), первой регионально^ конференции (Махачкала, 1907 г.), Упалъской конференции (Свердловск, 1989 г.) и на II - 4-1* научно-технических конференциях НИР ШІС Ставропольского политехнического института в период с 1982 по 1994 годы.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 рабо?.
Объем и структура работы. Диссертационная работа сосюит из введения, литературного обзора, экспериментальной «лоти, * вйякяащей методику и результаты эксперимента и обсуждение по-лученннх результатов и спиока цитируемой литературы.