Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Анализ аморфных образцов показал, что при температуре азотирования 400 °С ближний порядок расположения атомов соответствует структуре TaO 2 , а с ростом температуры до 500 °С — TaON. Ключевые слова: магниетермические порошки тантала, аммонолиз, нитриды, рентгенографические методы, структура, ближний порядок. INVESTIGATION OF THE STRUCTURE OF THE PRODUCTS OF AMMONOLYSIS OF MESOPORIC MAGNESIOTHERMIC TANTALUM POWDERS R N. Osaulenko1, O. A. Yakovlev1, V. M. Orlov2 1Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia 21. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract The composition and structure of products obtained by ammonolysis of tantalum powders with a specific surface at a level of 60 m2/g at temperature of 400-870 °C, have been considered. The products obtained at ammonolysis temperature of 400-500 °C are characterized by an X-ray amorphous structure. With an increase in temperature that structure transforms into TaON crystalline oxynitride. Analysis of amorphous samples showed that at a nitriding temperature of 400 °C, the short-range order of the arrangement of the atoms corresponds to the TaO 2 structure, and with an increase in temperature up to 500°C to TaON. Keywords: magnesiothermic tantalum powders, ammonolysis, nitrides, X-ray methods, structure, short-range order. Нитриды (Ta 2 N, TaN, Ta 3 Ns) и оксинитрид тантала (TaON) обладают важными для практического применения свойствами. В частности, нитрид Ta 3 N 5 и оксинитрид имеют узкие запрещенные зоны [1], поэтому они могут быть перспективны для фотокаталитического разложения воды под действием видимого света. До недавнего времени синтез этих соединений проводился азотированием порошка Ta 2 Os в токе NH 3 при высокой температуре [2-4]. В работе [5] показано, что более перспективным для получения нитридов является использование порошков тантала с большой удельной поверхностью, получаемых магниетермическим восстановлением соединения Mg 4 Ta 2 O 9 . Такие порошки имеют пористую структуру, а их площадь поверхности может достигать 80 м 2 /г. Средний размер пор в частицах такого порошка составляет около 7 нм, а расчетный размер частиц 4-6 нм [ 6 ]. Целью данной работы являлось рентгенографическое исследование продуктов, полученных аммонолизом магниетермических порошков, и установление зависимости химического состава и параметров структуры продуктов реакции от условий процесса. Исследовали семь образцов (табл. 1). Исходный порошок 1 получен восстановлением парами магния Mg 4 Ta 2 O 9 с последующим выщелачиванием реакционной массы соляной кислотой. Удельная поверхность порошка 56 м 2 /г. Он отличался повышенным содержанием водорода и азота. Образцы 2-7 получены аммонолизом при различных температурах и времени реакции по методике, изложенной в работе [5]. Скорость нагрева при азотировании порошков 2-5 составляла 20 К/мин, а порошков 6 и 7 — 8 К/мин. Удельная поверхность порошка тантала, служившего прекурсором для синтеза образцов 6 и 7, составляла 63 м 2 /г. Порошок отличался низким содержанием водорода и азота. При одинаковой температуре и времени синтеза порошки 6 и 7 получали при скорости пропускания аммиака 110 и 55 мл/мин соответственно. Таблица 1 Обозначение образцов, температура и продолжительность аммонолиза Образец Исходный 1 температура реакции, °С продолжительность азотирования, ч 2 400 2 3 500 2 4 800 3 5 870 3 6 400 1 7 400 1 В работе использовался метод рентгеновской дифрактометрии. Кривые рассеяния получали на автоматизированных рентгеновских дифрактометрах «ДРОН- 6 » и «ДРОН-4» в медном (X = 1,54178 А) и молибденовом (X = 0,7107 А) монохроматическом излучении. Монохроматизация осуществлялась с помощью 700