Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 30-36. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 30-36. Рис. 1. SEM-изображения оксидов марганца: а — воздушно-сухой (метод осаждения); б —термически модифицированный при 150 °С (метод осаждения); в — распылительная сушка при 200 °С Текстурные характеристики образцов оксида марганца Параметр Метод Распылительная сушка Соосаждение Образец SD-1 5 SD-3 SD-4 SD-5 6 SD-7 7 1 2 3 4 Температура, °C 150 150 150 150 150 200 200 200 25 25 150 150 Скорость подачи, % 10 20 30 40 50 20 40 20 — — — — Частота, сек 400 400 200 400 400 400 400 400 — — — — Syd, м2/г 46,8 47,1 47,9 47,3 48,3 60,8 36,0 100,9 136,3 147,6 124,5 132,3 Dcp, нм 18,3 17,1 16,5 14,5 11,6 15,1 14,3 14,9 15,3 13,7 15,9 15,5 Vtot, см3/г 0,20 0,20 0,20 0,17 0,14 0,23 0,13 0,38 0,52 0,51 0,50 0,52 Для образцов, синтезированных методом осаждения, наблюдалось снижение удельной поверхности при повышении температуры термического модифицирования, что обусловлено процессами спекания и рекристаллизации. Однако введение допанта способствовало стабилизации текстуры и увеличению удельной поверхности, что подтверждает их роль в подавлении термически индуцированной деградации пористой структуры. Адсорбционные изотермы азота для образцов, синтезированных методом осаждения, демонстрируют IV тип с H 3 -гистерезисом (по классификации IUPAC) и характерны для мезопористых материалов с щелевидными или нерегулярными порами (рис. 2). Использование в процессе синтеза распылительной сушки привело к формированию более сложной пористой структуры — изотермы IV типа с Н3-И4-гистерезисом (см. рис. 2). Образец 7 показал наибольшую адсорбционную емкость (до 337 см3/г при P /P 0 ~ 1), что согласуется с его высокой удельной поверхностью (100,9 м2/г). Образцы 5 и 6 демонстрируют схожие изотермы, но с меньшей адсорбцией (148,6 и 130,4 см3/г соответственно), что отражает их меньшую пористость. Анализ данных распределения пор выявил, что основной диапазон пор находится в интервале 2­ 50 нм с пиками в области 3 -10 и 10-30 нм (см. рис. 2). Микропоры практически отсутствуют. Использование распылительной сушки формирует более однородные мезопоры благодаря контролируемому испарению растворителя. В сравнении традиционные методы дают менее развитую пористость с преобладанием узких пор. Введение допирующего иона увеличивает долю широких мезопор (10-30 нм) и макропор, улучшая транспортные свойства материала. Так, в образце 7 обнаружены макропоры (см. рис. 2). Общей особенностью КР-спектров образцов является низкая комбинационная активность (рис. 3). Доминируют полосы в области волновых чисел 550-650 см-1, типичные для слоистых или туннельных структур оксидов марганца. Термическое модифицирование при 150 °С приводит к усилению валентного колебания V 3 (Mn-O) в базисной плоскости слоев [MnO6]. Метод распылительной сушки способствует усилению симметричного валентного колебания V 2 (Mn-O) в октаэдрических группах [MnO6]. Введение никеля вызывает сильную аморфизацию с нарушением дальнего порядка. © Саенко Е. В., Храмцов П. В., Бердников Р. А., Вальцифер В. А., 2025 33