Физико-химическое конструирование новых сложных редкоземельных оксидов для получения функциональных материалов

Проект Министерства образования и науки Республики Казахстан
ИРН: AP09058268

Актуальность проекта Проект направлен на создание фундаментальных основ получения новых сложнооксидных соединений в системе Ln2O3-MeO-Me2O3 (Ln = La, Gd, Dy; Me= Cr, Fe, Ni). Основная идея проекта заключается в выявлении взаимосвязей состав-структура-свойство для кристаллических сложнооксидных соединений с содержанием РЗЭ, и исследование структурных характеристик. Сведения о фазовых диаграммах являются составной частью фундаментальных знаний, необходимых для создания новых материалов и технологий и прогнозирования поведения физико-химических систем в широком диапазоне изменений их химического состава, температуры, давления.

Цель проекта Физико-химическое конструирование новых сложных оксидных соединений в системе Ln₂O₃-MeO-Me₂O₃ (Ln = La, Gd, Dy; Me = Cr, Fe, Ni). Достижения проекта приведут к определению механизмов и кинетических параметров синтеза соединений в различных условиях, возможности формирования кристаллических оксидных фаз с заданными морфологическими характеристиками и размерами кристаллов, а следовательно, с заданными функциональными свойствами материалов на их основе.

Задачи проекта

1) Поиск новых соединений в системе Ln₂O₃-MeO-Me₂O₃ (Ln = La, Gd, Dy; Me= Cr, Fe, Ni) высокотемпературным твердофазным и гидротермальным методом.

2) Построение фазовых диаграмм систем Ln₂O3-MeO-Me₂O₃ (Ln = La, Gd, Dy; Me= Cr, Fe, Ni), включая теоретические расчеты линий фазовых равновесий для получения возможных фазового состава сложнооксидных соединений.

3) Физико-химическое конструирование новых материалов, физико-химический анализ устойчивости фаз и определение механизмов и кинетических параметров синтеза соединений в разных условиях.

Основные члены проекта

1) Руководитель проекта – PhD Кенес К.М.

ResearcherID: AAV-5793-2020.

Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=6xREBXIAAAAJ&hl=ru&oi=sra

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6408-6083

ResearchGate: https://www.researchgate.net/profile/Kairat-Kenges

2) к.х.н. Тугова Е.А.

ResearcherID: GBY-1987-2022

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6519-5468

ResearchGate: https://www.researchgate.net/profile/Ekaterina-Tugova

3) Оразов Ж.К.

ResearcherID: GDV-0332-2022

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6562-6093

ResearchGate: https://www.researchgate.net/profile/Zhandos-Orazov-2

Используемые методы

1.    Высокотемпературный твердофазный синтез

2.      Гидротермальный синтез

3.    Сканирующая электронная микроскопия

4.    Рентгенофазовый анализ

5.    Дифференциальный термический анализ

Термодинамическое моделирование с помощью CALPHAD (Calculation of Phase Diagrams)

Ожидаемые результаты

1) Будут получены теоретические основы фазового образования в системах Ln₂O₃-MeO-Me₂O₃ используемые для исследования сложнооксидных систем с редкоземельными элементами. 2) Будут определены механизмы образование и кинетика синтеза кристаллических оксидных фаз в разных условиях и охарактеризованы фундаментальные закономерности состав-структура-свойство в сложнооксидных соединениях с содержанием РЗЭ. 3) Будет выявлены особенности взаимосвязей состав-структура-свойство для последующего целенаправленного синтеза полученных новых кристаллических сложнооксидных соединений. 4) Будет предложены сложнооксидные материалы и системы для их прикладного использование в качестве фотокатализатора и для элементов энергетического, оптического назначения.

Достигнутые результаты

Достигнутые результаты за 2021

Методом твердофазного синтеза при высоких температурах получены ряд LaО_1.5-FeO_1.5-CrO_1.5, LaО_1.5-NiO_1.5-CrO_1.5, GdO_1.5 – SrO – FeO_1.5; Изучены фазовые равновесия в субсолидусной области системы GdO_1.5 – SrO – FeO_1.5 в атмосфере воздуха при 1200-1400°С.

Достигнутые результаты за 2022

Методом высокотемпературного твердофазного синтеза были получены фазы переменного состава в системах GdО_1.5-FeO_1.5-CrO_1.5; Были построены фазовые диаграммы систем GdО_1.5-FeO_1.5-CrO_1.5 включая теоретические расчеты линий фазовых равновесий для получения возможных фазового состава сложнооксидных соединений; Исследована фотокаталитическая активность GdFe_1-xCr_xO₃.

Потенциальным пользователям проекта:

Целевые потребители полученных результатов являются исследовательские компании, занимающиеся работами в области получения фотокатализаторов, фотовальтаических и оптических устройств; исследовательские институты, занимающие с синтезом новых соединении;