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

THE FORMATION OF STRONTIUM SILICATES FROM THEIR HYDRATED FORMS H. A. Beglaryan12, S. A. Melikyan1, A. M. Terzyan1, T. H. Hovsepyan1, A. R. Isahakyan1, N. H. Zulumyan1 11nstitute of General and Inorganic Chemistry of NAS of RA, Yerevan, Armenia 2Yerevan State University, Yerevan, Armenia Abstract In the paper the interaction among the hydrosilicagel recovered from serpentines (Mg(Fe))6[Si4O10](OH)8, sodium hydroxide NaOH and strontium chloride SrCl 2 in aqueous medium, has been investigated. It has been revealed that two-hour stirring of the boiling aqueous suspension prepared from the mentioned reagents jointly mixed in air at ambient pressure largely results in the formation of hydrated species of strontium silicate like Sr3Si2O74H2O that transforms into strontium orthosilicate Sr2SiO4 on heating up to 700 °C. Subsequent heating up to higher temperatures leads to the formation of strontium metasilicate SrSiO3. Keywords : serpentine, hydrosilicagel, Sr3Si2O7'4H2O, Sr3Si2O7'3H2O, heat-treatment, Sr 2 SiO 4 , SrSiO3. Силикаты стронция находят широкое применение при изготовлении люминофоров. В этом аспекте особое внимание исследователей привлекает ортосиликат стронция Sr 2 SiO4, который, благодаря наличию изолированных тетрагональных SiO 4 групп в его структуре, отличается стабильной кристаллической структурой, механической прочностью и высокотемпературной стабильностью [1-5]. Кроме традиционного твердофазного многочасового высокотемпературного синтеза (1200 °С и выше), осуществляемого путем прямого взаимодействия карбоната стронция S ^ O 3 с диоксидом кремния SiO 2 [3-7], разрабатываются также двухстадийные способы, основанные на получении промежуточной твердой фазы в жидкой среде путем взаимодействия солей стронция (нитрат Sr(NO 3)2 или хлорид стронция SrCl2) с кремнеземсодержащими реагентами (силикагель, тетраэтоксисилан или силикат натрия Na 2 SiOy 9 H 2 O) и дальнейшем обжиге полученных веществ [ 8 - 1 1 ], которые также отличаются технологической сложностью и требуют большие расходы энергии. При атмосферном давлении, а также в гидротермальных условиях при взаимодействии различных форм диоксидов кремния или Na 2 SiOy 9 H 2 O и гидроксида стронция Sr(OH) 2 ^ 8 H 2 O в жидкой среде очень часто образуются гидратированные силикаты стронция (например, 3 Sr 0 - 2 Si 0 2 - 3 H 2 0 или 3 Sr 0 - 2 Si 0 2 - 4 H 2 0 ) [ 1 2 ], которые представляют большой интерес, поскольку они могут выступать в роли интермедиантов, иначе говоря, промежуточных соединений, при синтезе силикатов стронция [13]. С помощью нового подхода к кислотной обработке термообработанных серпентинитов 1 удалось получить гидросиликагель, содержащий до 5,8 % Si0 2 [14]. Исследования показали, что в отличие от известных традиционных форм SiO 2 он обладает высокой химической активностью, обусловленной низкой энергией разрыва силоксановых связей в Si-O-Si-мостиках, что объясняется наличием ненасыщенных S i-O ^ ^ -связей в структуре кремнезема [15, 16]. Применение его в качестве исходного реагента позволило не только упростить методику получения некоторых веществ (корунда, кремния, р-волластонита), но и понизить температуру начала их твердофазного синтеза [17-19]. Принимая во внимание вышеуказанный факт, данная работа посвящена исследованию взаимодействия между реагентами в системе SiO 2 -NaOH-SrCl 2 -H 2 O, где в качестве SiO 2 использовался гидросиликагель, выделенный из серпентинов, посредством дифференциально-термического (ДТА) и рентгенофазового (РФА) методов анализов. По разработанной методике из образца серпентинита, взятого с месторождения Шоржа (Армения), синтезировался образец гидросиликагеля, содержащий 5,6 % SiO2. Затем в 50 мл дистиллированной воды одновременно помещали навеску гидросиликагеля, NaOH и гексагидрат хлорида стронция SrCl 2 6 H 2 O, взятые в мольном соотношении 1 : 9 : 2,5. Подготовленный образец суспензии нагревался до температуры кипения (95 °C) и кипящий раствор перемешивался приводной мешалкой в течение 2 ч. Пульпа, образующаяся после обработки каждого образца, отделялась от раствора фильтрованием через бумажный фильтр и промывалась дистиллированной водой для удаления Na+- и С1--ионов. Полученный осадок выдерживался при температуре 80-100 °С в течение 24 ч в сушильном шкафу “KBC G-100/250” производства фирмы “Premed” (Варшава, Польша). Затем высушенный образец подвергался РФА на дифрактометре «ДРОН-3» (Россия) с использованием никелевого фильтра при скорости движения счетчика 2 град-мин -1 и ДТА на дериватографе “Q-1500 D” фирмы “МОМ” (Венгрия) в среде атмосферы со скоростью нагрева 10 °С-мин-1. Все рефлексы отражения расшифрованы и идентифицированы с помощью компьютерной базы данных JCPDS-ICDD 2004 г. Результаты РФА образца, высушенного при температуре 100 °C, показали, что перемешивание в течение 2 ч кипящего водного раствора, приготовленного из выделенного из серпентинов гидросиликагеля, NaOH и SrCl2, приводит к образованию гидратированной формы силиката стронция типа Sr 3 Si 2 O 7 ^ 4 H 2 O ( 3 Sr 0 - 2 Si 0 2 - 4 H 20 ). 'Серпентинит — горная порода, состоящая в основном из минерала серпентина (Mg(Fe)) 6 [Si 4 O 10 ](OH) 8 . 515