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

Настоящая статья посвящена изучению возможности получения полиниобатов и политанталатов европия и тербия при низкотемпературном пиролизе органических экстрактов на базе экстракционных систем с различными полифункциональными лигандами, а также исследованию их люминесцентных свойств. Для получения насыщенных растворов РЗЭ с целью дальнейшего использования их для синтеза функциональных материалов низкотемпературным экстракционно-пиролитическим методом успешно может использоваться экстракция металлов нейтральными, анионообменными и хелатообразующими экстрагентами из водных растворов [ 6 , 7]. В данной работе экстракцию тербия или европия для получения органических прекурсоров проводили смешанными растворами 1,95 моль/л ацетилацетона и 0,0167 моль/л 1,10-фенантролина в бензоле. Концентрация Eu 3+ или Tb3+ в водных фазах составляла 8,0 •10 -3 моль/л. Необходимое для получения насыщенных редкоземельными элементами органических фаз значение рН водной фазы, равное 7,5, создавали добавлением водного раствора аммиака. Значение рН водной фазы контролировали при помощи рН-метра “Radelkis OP-211/1”. Исходный водный раствор 0,0027 моль/л тантала или ниобия готовили сплавлением 0,2 г Ta 2 O 5 или 0,2 г Nb 2 O 5 с 10 г K 2 S 2 O 7 в кварцевом тигле с постепенным подъемом температуры до 700 °С. Сплав выщелачивали раствором 50 г/л оксалата аммония. Значение pH исходных водных растворов ниобия или тантала составляло при таком способе их получения 3-4. Концентрацию ниобия и тантала в водных растворах определяли на рентгенофлюоресцентном спектрометре с полным внешним отражением “TXRF-8030C” (FEI Company, Германия). Для получения насыщенных по ниобию или танталу экстрактов в качестве экстрагента использовали бензольный раствор сульфата триалкилбензиламмония. Водные растворы с танталом или ниобием и органическую фазу в отношении 1 : 1 интенсивно перемешивали при комнатной температуре в течение 30 мин на механическом встряхивателе “SK-30” (Корея). Насыщенные растворы тантала или ниобия 0,0098 моль/л были получены после двукратной экстракции металлов из свежих водных фаз одним и тем же объемом экстрагента. Состав водных и органических фаз контролировали атомно-абсорбционным и рентгенофлюоресцентным методами анализа. Насыщенные экстракты европия и тербия в бензоле смешивали в необходимых соотношениях с экстрактом тантала или ниобия с образованием гомогенного раствора. Полученную таким образом смешанную органическую фазу с определенным соотношением металлов упаривали при 60-80 °С и подвергали пиролизу при различных температурах в муфельной печи. Время пиролиза варьировалось от одного до четырех часов. Рентгенограммы образцов после пиролиза регистрировали на дифрактометре «ДР0Н-2,0» в ^ К а - излучении. АСМ-изображения полученных порошков исследовали при помощи электронного сканирующего микроскопа высокого разрешения “Hitachi S 5500” и атомно-силового микроскопа производства ЗАО “NT-MDT” (г. Зеленоград). Спектры возбуждения люминесценции и люминесценции при 300 К регистрировали на спектрофлуориметре “Shimadzu RF-5000”. Ранее нами [ 6 , 8 ] показана перспективность получения ряда функциональных материалов на основе европия и тербия низкотемпературным экстракционно-пиролитическим методом. Этот метод также успешно использован для введения в композиционный материал модифицирующих добавок [9], которые легко вводятся в любых стехиометрических отношениях на стадии смешения органических фаз. В качестве прекурсора и в том и другом случаях использовали пасту, полученную из насыщенных экстрактов после удаления растворителя и содержащую соответствующие стехиометрические количества основных металлов. Готовые продукты, полученные низкотемпературным пиролизом таких прекурсоров отличаются большей степенью однородности, при этом на их получение требуется меньше энергозатрат за счет снижения длительности и температуры процесса по сравнению с известными методами, например твердофазного синтеза. Политанталаты разного состава EuTa 3 O 9 , EuTa 5 Ou и EuTa7O 19 , в соответствии с данными рентгенофазового анализа, синтезированы из прекурсоров, соотношение Eu и Та в которых составляло соответственно 1 : 3, 1 : 5 и 1 : 7. Полиниобаты EuNb 3 O 9 и EuNb 5 O 14 получены при пиролизе прекурсоров при соотношении Eu : Nb = 1 : 3 или 1 : 5. Для примера на рис. 1 приведена микрофотография образца политанталата EuTa7O19. Рис. 1. Микрофотография образца EuTa 7 o 19 739