Исследование слоистых оксидов и материалов на их основе

Руководитель

Ирина Алексеевна Зверева

доктор химических наук, профессор

Телефон: 4284051

irinazvereva@yandex.ru

В группе изучаются слоистые оксиды, которые по своим физико-химическим свойствам являются основой функциональных материалов с высокой термической и механической устойчивостью, сегнетоэлектрикими свойствами, основой магнитных материалов, таких как мультиферроики. Слоистые соединения различных структурных типов перспективны как катализаторы и фотокатализаторы в том числе для реакции разложения воды с целью получения водорода, а также как прекурсоры для получения наноразмерных и нанотабулярных систем.

Основные исследования ведутся с оксидами, которые относятся к классу перовскитоподобных cлоистых фаз (Раддлесдена-Поппера, Ауривилиуса, Диона-Якобсена) Изучено влияние катионного замещения (изовалентного, неизовалентного, парамагнитного) на структурные и магнитные характеристики, термическую устойчивость соединений. В настоящее время в центре внимания - водородсодержащие слоистые соединения.

В области синтеза новых оксидных соединений и материалов на их основе, достигнутые результаты базируются на детальном изучении механизма и кинетики твердофазных реакций. выявления их лимитирующей стадии . В результате, направляя реакцию по определенному механизму, удалось разработать оптимальные методы синтеза алюминатов, ферритов. манганитов, титанатов редкоземельных элементов, получить ряд новых ранее неизвестных соединений, кристаллизующихся в различных структурных типах.

В области структурных исследований в группе разработана концепция гетеровалентного стехиометрического изоморфизма и установлено влияние локального и позиционного упорядочения разнозарядных катионов на устойчивость широкого ряда сложных оксидов со слоистым типом структуры. Исследована анизотропия термического расширения слоистых структур в широком температурном интервале. Получена информация о структурно-химическом механизме термического распада слоистых соединений необходимая для понимания дрейфа физико-химических свойств и выявления оптимальных методов эксплуатации материалов.

Оборудование

Cтруктурные исследования проводятся на базе приобретенных в рамках Национального проекта «Образования» 2006–2007 гг порошкового дифрактометра ARL X’TRA (Швейцария) с возможностью высокотемпературных исследований вплоть до 1200 °С и растрового электронного микроскопа Carl Zeiss (Германия). В рамках развития сотрудничества с Петербургским Институтом ядерной физики (ПИЯФ) проводятся нейтронографические исследования перспективных магнитных материалов, синтезированных в группе.

Группа располагает оборудованием для высокотемпературного синтеза по керамической технологии и низкотемператуного синтеза методами «мягкой химии, в том числе печи с программным управлением до 1400 ºC, электронные весы до 10^-4 г, ионометры c микропроцессорным блоком, установками для изучения фотокаталитических реакций. Благодаря Национальному проекту «Образование» открываются возможности экспресс-анализа элементного состава веществ с помощью рентгенофлюоресцентного кристалл-дифракционного спектрометра Спектроскан Макс-GV.

Исследования твердофазных процессов и термических свойств материалов проводится с помощью комплекса приборов термического анализа (ТГА, ДТА, ДСК) среди которых Термомикровесы TG 209 с точностью 10^-7 г в интервале температур до 1000 °С (Netzsch, Германия) и отечественных дериватографов Термоскан-2", все они также приобретены в рамках Национального проекта. Исследования фазовых равновесий при более высоких температурах проводятся совместно с Институтом химии силикатов РАН и Институтом металлургии УрЦ РАН.

Магнитные и электрические свойства синтезируемых материалов изучаются в сотрудничестве с Гронингенским университетом. (Нидерланды) и университетом г.Кана (Франция).

Научный потенциал группы, ее научные результаты и новое оборудование уже с 2008 года запланировано использовать при обучении студентов по новой ООП «Химия, физика и механика материалов» прежде всего в курсах «Неорганическая химия», «Кристаллохимия», «Основы рентгеновской дифракции», «Магнетохимия», «Напраавленный синтез материалов».

Уникальные методы

• Методы детального изучения механизма и кинетики твердофазных реакций, выявления их лимитирующей стадии.
• В области структурных исследований методы определения локального и позиционного упорядочения разнозарядных катионов

Предлагаемые продукты

Слоистые соединения различных структурных типов как прекурсоры для получения наноразмерных и нанотабулярных систем. Соединения, перспективные как катализаторы для фотокаталитических реакций в том числе для реакции разложения воды с целью получения водорода.

Сотрудничество

• Институт химии силикатов РАН
• Институт металлургии УрЦ РАН
• Гронингенский университет (Нидерланды)
• Университет г. Кана (Франция)

Учебные курсы

• Общая химия
• Химия элементов
• Магнетохимия твердого тела
• Функциональные свойства материалов на основе слоистых оксидов (курс по выбору)