Formation of Tantalum Diboride Nanoparticles upon Reaction of Amorphous Boron with Tantalum in Ionic Melts

A. A. Vinokurov; Винокуров А. А.; D. Yu. Kovalev; Ковалев Д. Ю.; G. R. Nigmatullina; Нигматуллина Г. Р.; I. I. Korobov; Коробов И. И.; N. N. Dremova; Дремова Н. Н.; G. V. Kalinnikov; Калинников Г. В.; A. V. Ivanov; Иванов А. В.; S. P. Shilkin; Шилкин С. П.

doi:10.31857/S0002337X23060052

Образование наночастиц диборида тантала при взаимодействии аморфного бора с танталом в ионных расплавах

Авторы: Винокуров А.А.¹, Ковалев Д.Ю.², Нигматуллина Г.Р.³, Коробов И.И.¹, Дремова Н.Н.⁴, Калинников Г.В.¹, Иванов А.В.¹, Шилкин С.П.¹
Учреждения:
1. Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
2. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)
3. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
4. Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Выпуск: Том 59, № 6 (2023)
Страницы: 597-602
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/140185
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23060052
EDN: https://elibrary.ru/ENWUWM
ID: 140185

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследовано взаимодействие активированного механохимическим способом порошка тантала с аморфным бором, взятых в мольном соотношении 1 : 2, в ионных расплавах солей различного состава при температурах 1023 и 1073 K в атмосфере аргона. Показано, что применение ионных расплавов позволяет получать близкие к сферическим частицы TaB₂ (пр. гр. P6/mmm) со средним диаметром ~70 нм, с параметрами элементарной ячейки a = 0.3077–0.3090 нм и с = 0.3227–0.3245 нм.

Ключевые слова

диборид тантала, наночастица, механохимическая активация, гидридное диспергирование, тантал, аморфный бор, ионный расплав, реактор-автоклав

Список литературы

Серебрякова Т.И., Неронов В.А., Пешев П.Д. Высокотемпературные бориды. Челябинск: Металлургия, 1991. 368 с.
Carenco S., Portehault D., Boissiere C., Mezailles N., Sanchez C. Nanoscaled Metal Borides and Phosphides: Recent Developments and Perspectives // Chem. Rev. 2013. V. 113. № 10. P. 7981–8065. https://doi.org/10.1021/cr400020d
Demirskyi D., Vasylkiv O. Consolidation and Grain Growth of Tantalum Diboride During Spark Plasma Sintering // Ceram. Int. 2016. V. 42. P. 16396–16400. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.07.059
Sani E., Mercatelli L., Meucci M., Balbo A., Musa C., Licheri R., Orrῠ R., Cao G. Optical Properties of Dense Zirconium and Tantalum Diborides for Solar Thermal Absorbers // Renewable Energy. 2016. V. 91. P. 340–346. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.01.068
Andrievski R.A., Khatchoyan A.V. Nanomaterials in Extreme Environments, Fundamentals and Applications. Berlin: Springer, 2016. 107 p. https://doi.org/10.1007/978 –3–319–25331 –2
Guo W.M., Zeng L.Y., Su G.K., Li H., Lin H.T., Wu S.H. Synthesis of TaB2 Powders by Borothermal Reduction // J. Am. Ceram. Soc. 2017. V. 100. № 6. P. 2368–2372. https://doi.org/10.1111/jace.14824
Peshev P., Leyarovska L., Bliznakov G. On the Borothermic Preparation of Some Vanadium, Niobium and Tantalum Borides // J. Less-Common Met. 1968. V. 15. P. 259–267.
Zoli L., Galizia P., Silvestroni L., Sciti D. Synthesis of Group ‖V and V Metal Diboride Nanocrystals via Borothermal Reduction with Sodium Borohydride // J. Am. Ceram. Soc. 2018. V. 101. P. 2627–2637.https://doi.org/10.1111/jace.15401
You Y., Tan D.W., Guo W.M., Wu S.H., Lin H.T., Luo Z. TaB2 Powders Synthesis by Reduction of Ta2O5 with B4C // Ceram. Int. 2017. V. 43. P. 897–900.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.09.193
Jalaly M., Gotor F.J. A new Combustion Route for Synthesis of TaB2 Nanoparticles // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 1142–1146.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.10.074
Ma J., Du Y. A Convenient Inorganic Solvent Thermal Route to Nanocrystalline Tantalum Diboride // Chem. Lett. 2008. V. 37. № 5. P. 510–511. https://doi.org/10.1246/cl.2008.510
Palani R. Jothi, Kunio Yubuta, Boniface P.T. Fokwa. A Simple, General Synthetic Route toward Nanoscale Transition Metal Borides // Adv. Mater. 2018. V. 30. № 14. P. 1704181-1–1704181-6. https://doi.org/10.1002/adma.201704181
Макаренко Г.Н., Крушинская Л.А., Тимофеева И.И., Мацера В.Е., Васильковская М.А., Уварова И.В. Особенности формирования диборидов переходных металлов ‖V–V‖ в процессе механохимического синтеза // Порошковая металлургия. 2014. № 9/10. С. 24–32.
Randich E. Low Temperature Chemical Vapor Deposition of TaB2 // Thin Solid Films. 1980. V. 72. P. 517–522.
Rao L., Grillan E.G., Kaner R.B. Rapid Synthesis of Transition – Metal Borides by Solid – State Metathesis // J. Mater. Res. 1995. V. 10. № 2. P. 353–361.
Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах. М.: Наука, 1991. 176 с.
Семененко К.Н., Шилкин С.П., Бурнашева В.В., Коробов И.И., Волкова Л.С., Говоркова Л.В. Взаимодействие сплавов на разрезе CeFe2–LaFe2 с азотом в присутствии водорода // Журн. общ. химии. 1983. Т. 53. Вып. 5. С. 961–966.
Фокин В.Н., Фокина Э.Э., Шилкин С.П. Синтез гидридов некоторых металлов в крупнокристаллическом состоянии // Журн. общ. химии. 1996. Т. 66. Вып. 8. С. 1249–1252.
Экспериментальные методы в адсорбции и молекулярной хроматографии / Под ред. Киселева А.В. и Древинга В.П. М.: Изд-во МГУ, 1973. 447 с.
Болгар А.С., Блиндер А.В. Термодинамические характеристики диборидов гафния и тантала в широкой области температур // Порошковая металлургия. 1989. № 2. С. 60–64.
Donald R. Burgess, Jr. Thermochemical Data in NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69/ Eds. P.J. Linstrom and W.G. Mallard. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 20899. https://doi.org/10.18434/T4D303
Алешин В.Г., Харламов А.Н., Чудинов М.Г. Изучение поверхностного состояния тугоплавких соединений методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1979. Т. 15. № 4. С. 672–676.
Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Бриггса Д. и Сиха М.П. М.: Мир, 1987. 598 с.
Attanassova E., Tyuliev G., Paskoleva A., Spassov D., Kostov K. XPS Study of N2 Annealing Effect on Thermal Ta2O5 Layers on Si // Appl. Surf. Sci. 2004. V. 225. P. 86–99. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2003.09.040
Волкова Л.С., Шульга Ю.М., Шилкин С.П. Синтез наноразмерного диборида титана в расплаве безводного тетраборнокислого натрия // Журн. общ. химии. 2012. Т. 82. Вып. 5. С. 709–712.
Кравченко С.Е., Домашнев И.А., Дремова Н.Н., Винокуров А.А., Шилкин С.П. Синтез наночастиц диборида ванадия взаимодействием аморфного бора с ванадием в ионных расплавах Na2B4O7 и KCl // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 5. С. 481–485. https://doi.org/10.1134/S0002337X19050117
Кравченко С.Е., Винокуров А.А., Дремова Н.Н., Надхина С.Е., Шилкин С.П. Синтез наночастиц диборида ниобия взаимодействием аморфного бора с ниобием в ионных расплавах KCl и Na2B4O7 // Журн. общ. химии. 2021. Т. 91. № 2. С. 326–328.
Кравченко С.Е., Ковалев Д.Ю., Винокуров А.А., Дремова Н.Н., Ивано А.В., Шилкин С.П. Синтез и термоокислительная устойчивость наноразмерного диборида ниобия // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 10. С. 1063–1072.https://doi.org/10.1134/S002016852110006X