ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ДИСПЕРСНОГО ФЕРРИТА БАРИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛА
Аннотация
Исследован процесс анодного растворения железа (чистота не менее 99%) в водных растворах хлорида бария, нитрата бария и бинарных электролитах в гальваностатических условиях и методом снятия потенциодинамических поляризационных кривых. Показано влияние состава и концентрации раствора и величины приложенного постоянного тока на интенсивность анодного окисления железа. Выявлено, что скорость окисления металла в бинарных электролитах, содержащих хлорид и нитрат бария, сопоставима с интенсивностью анодного растворения в растворе на основе хлорида бария. Установлено, что анодная поляризационная кривая в растворах, содержащих BaCl2 и Ba(NO3)2, имеет сложную форму, типичную для пассивирующихся металлов; на ней, как и в растворе нитрата бария, имеет место четкий максимум тока анодного окисления, однако высота пика значительно выше (в 50-150 раз). Предложен способ синтеза дисперсного феррита бария, основанный на анодном окислении железа в водных растворах хлорида и нитрата бария с последующей термообработкой продукта электрохимического растворения. Фазовый и элементный состав и структурные характеристики полученных образцов прекурсора и феррита исследованы с применением рентгенофазового анализа. Показано влияние режима термической обработки на фазовый состав синтезированных образцов. Установлено, что электролиз с растворимым железным анодом при постоянном токе в растворе 0,05M BaCl2 + 0,5M Ba(NO3)2 и последующая термообработка продукта растворения (1200 °С) обеспечивает формирование дисперсной системы, фазовый состав которой представлен преимущественно Ba0,87Fe11,08O17,15 (74%) и BaFe2O4 (17%).
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Kaneva I.I., Kostishin V.G., Andreev V.G., Chitanov D.N., Nikolaev A.N., Kislyakova E.I. Obtaining barium hexaferrite with enhanced isotropic properties. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Mater. Electron. Tekhniki. 2014. V. 17. N 3. P. 183-188 (in Russian). DOI: 10.17073/1609–3577–2014–3–183–188.
Pullar R.C. Hexagonal ferrites: a review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics. Prog. Mater. Sci. 2012. V. 57. N 7. P. 1191-1334. DOI: 10.1016/ j.pmatsci.2012.04.001.
Ozgur U., Alivov Y., Morkoc H. Microwave Ferrites, Part 1: Fundamental Properties. J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2009. V. 20. N 9. P. 789–834. DOI: 10.1007/s10854-009-9923-2.
Kanagesan S., Hashim M., Jesurani S., Kalaivani T., Ismail I. Influence of Zn–Nb on the Magnetic Properties of Barium Hexaferrite. J. Supercond. Nov. Magn. 2014. V. 27. N 3. P. 811-815. DOI: 10.1007/s10948-013-2357-3.
Starikov A.Yu., Zhivulin V.E., Prokudin A.V., Sander E.E., Sherstyuk D.P., Vinnik D.A. Study of volt-ohmic characteristics of barium hexaferrite composites. Vestn. YuUrGU. Ser. Metallurgiya. 2019. V. 19. N 1. P. 26-33 (in Russian). DOI: 10.14529/met190103.
Topal U., Ozkan H., Sozeri H. Synthesis and characterization of nanocrystalline BaFe12O19 obtained at 850 C by using ammonium nitrate melt. J. Magn. Magn. Mater. 2004. V. 284. P. 416-422. DOI: 10.1016/j.jmmm.2004.07.009.
Martirosyan K., Galstyan E., Hossain S., Wang Y.-J., Litvinov D. Barium hexaferrite nanoparticles: synthesis and magnetic properties. Mater. Sci. Eng., B. 2011. V. 176. N 1. P. 8-13. DOI: 10.1016/j.mseb.2010.08.005.
Harris V.G., Chen Z., Chen Y., Yoon S., Sakai T., Giel-er A., Yang A., He Y., Ziemer K.S., Sun N.X., Vittoria C. Ba-hexaferrite films for next generation microwave devices (invited). J. Appl. Phys. 2006. V. 99. N 8. P. 08M911-1-08M911-5. DOI: 10.1063/1.2165145.
Ghasemi A., Hossienpour A., Morisako A., Liu X., Ashrafizadeh A. Investigation of the microwave absorptive behavior of doped barium ferrites. Mater. Des. 2008. V. 29. N 1. P.112-117. DOI: 10.1016/j.matdes.2006.11.019.
Pankhurst Q.A., Connolly J., Jones S., Dobson J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. N 13. P. R167- R181. DOI: 10.1088/0022-3727/36/13/201.
Veverka P., Pollert E., Zaveta K., Vasseur S., Duguet E. Srhexaferrrite/maghemite composite nanoparticles – possible new mediators for magnetic hyperthermia. J. Nannotech. 2008. V. 19. N 21. P. 215705 (1-7). DOI: 10.1088/0957-4484/19/21/215705.
Liu Y., Drew M.G.B., Liu Y., Wang J., Zhang M. Preparation and magnetic properties of La-Mn and La-Co doped barium hexaferrites prepared via an improved co-precipitation/moltensalt method. J. Magn. Magn. Mater. 2010. V. 322. N 21. P. 3342-3345. DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.06.022.
Junliang L., Ping L., Xingkai Z., Dongjun P., Peng Z., Ming Z. Synthesis and properties of single domain sphereshaped barium hexa-ferrite nano powders via an ultrasonicassisted co-precipitation route. Ultrason. Sono-chem. 2015. V. 23. P. 46-52. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2014.08.001.
Yamauchi T., Tsukahara Y., Sakata T., Mori H., Chikata T., Katoh S., Wada Y. Barium ferrite powders prepared by microwave-induced hydrothermal reaction and magnetic property. J. Magn. Magn. Mater. 2009. V. 321. N 1. P. 8-11. DOI: 10.1016/j.jmmm.2008.07.005.
Liu Y., Drew M.G.B., Liu Y., Wang J., Zhang M. Efficiency and purity control in the preparation of pure and/or aluminum-doped barium ferrites by hydrothermal methods using ferrous ions as reactants. J. Magn. Magn. Mater. 2010. V. 322. N 3. P. 366-374. DOI: 10.1016/j.jmmm.2009.09.062.
Paimozd E., Ghasemi A., Jafari A., Sheikh H. Influence of acid catalysts on the structural and magnetic properties of nanocrystalline barium ferrite prepared by solgel method. J. Magn. Magn. Mater. 2008. V. 320. N 23. P. L137-L140. DOI: 10.1016/j.jmmm.2008.05.037.
Meng Y.Y., He M.H., Zeng Q., Jiao D.L., Shukla S., Ramanujan R.V., Liu Z.W. Synthesis of barium ferrite ultrafine powders by a solgel combustion method using glycine gels. J. Alloys Comp. 2014. V. 583. P. 220-225. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.08.156.
Wang L.X., Zhang Q.T. The effect of pH values on the formation and properties of BaFe12O19 prepared by citrate-EDTA complexing method. J. Alloys Comp. 2008. V. 454. N 1-2. P. 410-414. DOI: 10.1016/j.jallcom.2006.12.118.
Ren P., Guan J.G., Cheng X.D. Influence of heat treatment conditions on the structure and magnetic properties of barium ferrite BaFe12O19 hollow microspheres of low density. Mater. Chem. Phys. 2006 V. 98. N 1. P. 90-94. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2005.08.070.
Drofenik M., Kristl M., Žnidaršič A., Hanžel D., Lisjak D. Hydrothermal Synthesis of Ba-Hexaferrite Nanoparti-cles. J. Am. Ceram. Soc. 2007. V. 90. N 7. P. 2057-2061. DOI: 10.1111/ j.1551-2916.2007.01740.x.
Guo Y.Z., Li C.J., Wang J.N. Fabrication and magnetic properties of nano- BaFe12O19 fibre by electrospinning. J. Chin. Inorg. Chem. 2009. V. 25. N 6. P. 1018-1021.
Mou F., Guan J., Sun Z., Fan X., Tong G. In situ generated dense shell-engaged Ostwald ripening: A facile con-trolled-preparation for BaFe12O19 hierarchical hollow fiber arrays. J. Solid State Chem. 2010. V. 183. N 3. P. 736-743. DOI: 10.1016/j.jssc.2010.01.016.
Starowicz M., Starowicz P., Źukrowski J., Przewoźnik J., Lemański A., Kapusta C., Banaś J. Electrochemical synthesis of magnetic iron oxide nanoparticles with controlled size. J. Nanoparticle Res. 2011. V. 13. N 12. P. 7167-7176. DOI: 10.1007/s11051-011-0631-5.
Kilimnik A.B., Ostrozhkova E.Yu. Electrochemical synthesis of nanodispersed powders of metal oxides. Tam-bov: FGBOU VPO "TSTU". 2012. 144 p. (in Russian).
Zhang Z., Zhang Q., Xu L., Xia Y. Preparation of nanometer γ-Fe2O3 by an electrochemical method in non-aqueous medium and reaction dynamics. Synth. React. Inorg., Met.-Org., Nano-Met. Chem. 2007. V. 37. N 1. P. 53–56. DOI: 10.1080/15533170601172468.
Kalaeva S.Z., Yamanina N.S., Makarov V.M., Zaharova I.N., Shipilin A.M., Solovyova A.N., Terzi M.E. The synthesis of nano-dispersed magnetite using electrochemical method. J. Nano- Elec-tron. Phys. 2014. V. 6. N 3. P. 03030-01–03030-02.
JCPDS PCPDFWIN: A Windows Retrieval/Display Pro-gram for Accessing the ICDD PDF-2 Database. Interna-tional Centre for Diffraction Data. 1997.
Halder N.C., Wagner C.N.J. Separation of particle size and lattice strain in integral breadth measurements. Acta Cryst. 1966. V. 20. N 2. P. 312-313. DOI: 10.1107/S0365110X66000628.
Caglioti G., Paoletti A., Ricci F.P. Choice of Collimators for a Crystal Spectrometer for Neutron Diffraction. Nucl. Instrum. 1958. V. 3. N 4. P. 223-228. DOI: 10.1016/0369-643x(58)90029-x.
