Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №3.

О развитии исследований нанопористых титаносиликатов в Кольском научном центре Открытие в недрах Кольского п-ова новых микро- и нанопористых титаносиликатов, без сомнения, является заметным вкладом в фундаментальную кристаллографию и минералогию щелочных комплексов. Однако не менее, а, может быть, и более важной является прикладная часть этих исследований, выявившая перспективы практического использования этих минералов и их синтетических аналогов (ETS-4, ETS-10, IONSIV IE-911 и др.) в качестве молекулярных сит, сорбентов радионуклидов и т.д. Несмотря на отсутствие крупных проявлений природных микро- и нанопористых титаносиликатов, уже сегодня можно с осторожным оптимизмом говорить о возможности их синтеза в крупном объеме. Первые положительные результаты, полученные авторами настоящей статьи, могут служить основой для выбора направления в решении проблемы обеспечения высокотехнологичных отраслей промышленности функциональными материалами на основе синтетических аналогов природных титаносиликатов. В качестве основного метода их получения нами выбран гидротермальный автоклавный синтез с применением темплат (матриц) различного состава и строения. В синтезе предполагается использовать минеральные концентраты (лопаритовый, титанитовый, нефелиновый) из эксплуатируемых Кольских месторождений, отходы обогащения, а также сырье перспективных месторождений Мурманской области - перовскитовых, эвдиалитовых, оливиновых и других руд. Для всех этих источников сырья нами разрабатываются технологические схемы получения прекурсоров для синтеза и допирования микро- и нанопористых титаносиликатов: гидроксида титана, сульфатных солей оксотитана, микросилики, соединений ниобия, калия, натрия, магния и др. В частности, проведены эксперименты по получению нанопористых титаносиликатов натрия и калия - аналогов минералов группы иванюкита. В качестве титансодержащего реагента мы использовали сульфат оксотитана и аммоний сульфат оксотитана, выделенные в процессе сернокислотной переработки титанитового концентрата ОАО «Апатит» и очищенные от сопутствующих примесей методом кристаллизации. Другими компонентами служили силикат натрия, гидроксиды калия и натрия и вода. Компоненты в определенной форме и последовательности смешивались в течение 1-1.5 ч, смесь помещалась в автоклав и проводился гидротермальный синтез иванюкита при 180°C в течение 10-11 суток. На рис. 11 приведена дифрактограмма кубической Na-K фазы, идентичной иванюкиту-Na-T. Поскольку степень кристалличности полученного материала оказалась недостаточно высокой, в настоящее время проводятся эксперименты по кристаллизации синтетического аналога иванюкита по так называемому твердофазному варианту, когда исходные компоненты, содержащие титан и кремний, находятся в твердом состоянии, а щелочи - в жидком. Для инициирования реакции между ними твердые компоненты (диоксиды титана и кремния) предварительно подвергались механоактивации, что позволило повысить показатель их удельной поверхности до 120 и 280 м2/г соответственно. Есть все основания ожидать, что такой подход позволит сократить время синтеза иванюкита до 2-3 суток. 20 Рис. 11. Дифрактограмма синтетического иванюкита-Ыа Для повышения эффективности исследований и разработки технологий синтеза новых функциональных материалов, основанных на природных аналогах, в Кольском научном центре РАН 60