Способ получения наноструктурированных частиц манганито-ферритов редкоземельных, щелочных и щелочно-земельных металлов с общими формулами LnMІMn FeO5 и LnMІІMnFeO5,5, где Ln-редкоземельный, М (I)- щелочный, М (II) – щелочноземельный металлы

(51) 82 1/00 (2011.01) 01 17/00 (2011.01) МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ МАНГАНИТО-ФЕРРИТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ,ЩЕЛОЧНЫХ И ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С ОБЩИМИ ФОРМУЛАМИ 5 И 5,5, ГДЕ -РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЙ,МЩЕЛОЧНЫЙ,М ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЙ МЕТАЛЛЫ(57) Способ получения наноструктурированных частиц манганито- ферритов редкоземельных,щелочных и щелочноземельных металлов с общими формулами ММе 5 и ММе 5,5(Мщелочной,Мщелочноземельный,редкоземельный металлы). Изобретение относится к области получения неорганических наноструктурированных материалов, обладающих полифункциональными свойствами,представляющих интерес для электронной и микроэлектронной технологии в качестве полупроводниковых, конденсаторных,сегнето-, пиро-, пьезоэлектрических и др. материалов.(72) Касенов Булат Кунурович Бектурганов Нуралы Султанович Толымбеков Манат Жаксыбергенович Ермагамбет Болат Толеуханович Касенова Шуга Булатовна Давренбеков Сантай Жанабилович Сагинтаева Женисгуль Имангалиевна Мустафин Едиге Суиндикович Бектурганов Жаналы Султанович Абильдаева Алия Жамбаевна Куанышбеков Ерболат Ермекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Комитета промышленности Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан(56) Труханов А.В. Степин С.Г. Синтез нанокристаллического манганита 0,50,53 модернизированным золь-гель методом//Тезисы докладов Второй Всесоюзной конференции по наноматериалам НАНО 2007,Новосибирск, 13-16 марта 2007, с.246 Изобретение относится к области получения неорганических наноструктурированных соединений,обладающих комплексом полифункциональных свойств, представляющих интерес для микро- и оптоэлектроники в качестве конденсаторных, резисторных, сегнето-, пиро-,пьезоэлектрических и других материалов. В литературе описаны способы получения только наноразмерных частиц только манганитов редкоземельных металлов, легированных оксидами и р- элементов. Описан способ получения золь-гель методом твердых растворов манганитов квазидвойной системы(1-)а 0,6 Р 0,4 МО 3-х 0,6(0,7 Р 0,3)0,4 МО 3 Шичкова Т.А., Эмелло Г.Г. Получение и свойства нанодисперских порошков твердых растворов манганитов системы(1-)а 0,6 Р 0,4 МО 3 х 0,6(0,7 Р 0,3)0,4 МО 3// Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии.Международная конференция. КисловодскСтаврополь. СевКазГТУ, 2006. с.510). Золь-гель технология получения твердых растворов отличается от традиционного керамического(оксидного) тем, что в качестве исходного материала,подвергающегося термообработке,используются порошки ксерогелей, полученных в результате стадии выпаривания солей с образованием гелей и высушивания последних для получения ксерогелей. Далее ксерогели прессуют в таблетки и подвергали обжигу в течение 1 часа при 500, 700, 900, 1100 С. Модернизированным золь-гель методом синтезирован нанокристаллический манганит а 0,5 Ва 0,5 МО 3 (Труханов А.В., Степин С.Г. Синтез нанокристаллического манганита а 0,5 Ва 0,5 МО 3 модернизированным золь-гель методом// Тезисы докладов Второй Всесоюзной конференции по наноматериалам НАНО 2007, Новосибирск, 13-16 марта 2007 г., .246.). Для синтеза методом полимерного прекурсора взяты 23, ВаСО 3,М 2 О 3,из которых получены нитраты соответствующихкатионов. В качестве органической матрицы использован глицерин. Вышеуказанные способы в отличие от используемого нами метода требуют дополнительного получения ксерогелей, нитратов редкоземельных металлов, ряду золь-гель методом также используются высокотемпературные отжиги через 100 С при 550-1100 С. Следует отметить, что в указанных работах синтезируются только манганиты, а в нашем случае манганито - ферриты,т.е. в составе соединения имеются манганиты и ферриты,отвечающие за уникальные характеристики. В данном случае используется керамическая технология. Исключается получение ксерогелей,нитратов РЗЭ., а также введение в состав оксида железа , наряду с оксидами щелочных,щелочноземельных металлов позволяет существенно уменьшить содержание РЗЭ. Для получения манганито-ферритов составов ММе 5 и ММе 5,5 (М - щелочные, Мщелочноземельные, -редкоземельные металлы) смешиваются стехиометрические количества оксида 2 марганца , оксида железа , оксида РЗЭ, а также карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. В присутствии органического растворителя (бензол, толуол, этиловый спирт) смесь тщательно измельчают. Присутствие растворителя повышает степень дисперсности смеси, ускоряет процесс оптимального равновесного распределения исходных веществ для проведения твердофазного взаимодействия. Затем подготовленный состав подвергается термообработке в течение 5 часов при 800 С на воздухе, далее шихту охлаждают, в присутствии указанных растворителей перетирают и проводят в течение 5 часа отжиг при 1200 С, далее опять охлаждают и повторяют операцию перемешивания и проводят для получения устойчивого при низких температурах фазы отжиг в течение 5 часов при 400 С. Полученный равновесный состав далее измельчают до наночастиц на вибрационной мельнице компании(Германия) а их наноразмеры определены на электронном микроскопе марки . Пример 1 Смешать стехиометрические количества исходных компонентов - оксида неодима 23,оксида марганца М 23, оксида железа 23,карбоната натрия 23. В присутствии бензола, в объеме достаточном для образования пастообразной массы, перетереть шихту. В течение 5 ч. При 800 С прокалить на воздухе, охладить. Повторно измельчить с растворителем, проводить отжиг в течение 5 ч. при 1200 С и охладить, затем в течение 5 ч. проводить низкотемпературный отжиг при 400 С. Далее проводится измельчение до наночастиц на мельнице. Методом электронной микроскопии определены размеры наночастиц и рентгеноструктурным анализом определены его монофазность, тип сингонии и параметры решеток. В результате получен целевой продукт наноструктурированный манганито - феррит неодима и натрия состава 5 с размерами наночастиц 83,443 84,725 91,885 94,000 и 99,849 нм, который кристаллизуется в кубической сингонии со следующими параметрами решетки а 20,1020,032 А 8123,033 эляч 812 ЗА 3 10 рент 7,11 пикн 7,040,06 г/см. Выход продукта составил 99,01,0. Пример 2 Оксиды лантана а 23, марганца М 23 и железа 23 и карбонат кальция Са 2 С 3 смешивают,измельчают как в примере 1. Смесь прокаливают при 800 С в течение 5 ч. на второй стадии и при 400 С в течение 5 ч. на третьей стадии. Аналогично примеру 1 получены размеры наночастиц и определены параметры решеток конечного продукта- манганито-феррита лантана и кальция состава 5,5. Выход продукта составляет 98,71,0. Основные преимущества предлагаемого способа- впервые получены наноструктурированные частицы манганито- ферритов РЗЭ, щелочных и щелочноземельных металлов вышеуказанных составов- экономия дорогостоящего редкоземельного элемента- исключение побочных методов как в золь-гель способе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения наноструктурированных частиц манганито-ферритов редкоземельных,щелочных и щелочноземельных металлов с общими формулами 5 и 5,5 высокотемпературным твердофазным взаимодействием с применением органических растворителей из исходных оксидов марганца , железа , редкоземельных элементов и карбонатов щелочных и щелочноземельных металлов, отличающийся тем,что исходные вещества смешивают и перетирают перед каждой стадией отжига с органическим растворителем, отжигают в три стадии, каждая длительностью 5 ч, при 800 С, 1200 С и 400 С соответственно и охлаждают на воздухе и из полученных образцов манганито-ферритов на вибрационной мельнице получают их наноструктурированные частицы.