МОСКВА, 16 декабря. /ТАСС/. Апатитские и московские химики впервые провели плазменный синтез соединений кобальта, сообщили ТАСС в Министерстве науки и высшего образования РФ. Успешные результаты опыта говорят о перспективности плазмохимических методов для создания оксидных систем со сложной структурой и заданными свойствами.
"Исследователи из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра РАН из города Апатиты и Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН из Москвы первыми в мировой практике провели опыт применения низкотемпературной плазмы для обработки двойной комплексной соли состава [Co(NH3)6][Fe(CN)6]", - рассказали в Минобрнауки.
Этот прекурсор - гексацианокобальтат (III) гексаамминжелеза (II) - представляет интерес для ученых из-за равномерного распределения атомов кобальта и железа, что важно для синтеза биметаллических оксидных материалов, где химические элементы находятся в строго определенных соотношениях. Проводившие опыт ученые стремились понять, как плазменное воздействие меняет путь разложения соли и влияет на образование феррита кобальта - оксида кобальта и железа (CoFe2O4).
"Двойные комплексные соли известны тем, что при нагревании разлагаются с удалением лигандов, а металлосодержащий остаток превращается в оксидное или смешанное соединение. Однако классический термолиз нередко требует значительных температур и длительного времени, а также не всегда формирует однородную фазу. Плазма способна инициировать разрушение координационных связей без значительного нагрева основной массы вещества", - пояснили в Минобрнауки.
Ход эксперимента
В ходе опыта исследователи применили барьерный разряд - способ создания низкотемпературной плазмы. При мощности 100 Вт наблюдалось полное исчезновение цвета исходной соли, однако для завершения процесса требовалось два цикла по десять минут с промежуточным перемешиванием, при этом плазма инициировала экзотермическое разложение прекурсора примерно при 230 градусах Цельсия, после чего температура стабилизируется на уровне около 125 градусов. Это подтвердило, что плазма запускает химическую реакцию, но после прохождения активной стадии процесс прекращает усиленно выделять тепло, при этом полностью оксидная структура не образуется.
Далее ученые нагрели обработанный образец при температурах от 300 до 1 000 градусов Цельсия. Полная однофазная структура феррита кобальта формировалась при температурах 900 и 1 000 градусов.
"Работа демонстрирует, что комбинация плазменной обработки и последующего термолиза позволяет получать однофазную шпинель CoFe2O4 с контролируемой структурой при более мягких условиях, чем при классических методах промышленного и лабораторного синтеза. Исследователи показывают, что плазма значительно снижает содержание органических фаз в исходном прекурсоре, ускоряет разрушение координационных связей и формирует предпосылки для более точного и энергоэффективного синтеза оксидов", - подчеркнули в Минобрнауки
Результаты ученых открывают новый подход к использованию комплексных солей как предшественников функциональных материалов, а также говорят о перспективности плазмохимических методов в создании оксидных систем со сложной структурой и заданными свойствами.
