Zirconium (Hafnium)-Containing Yttriumoxane Alumoxanes and Multicomponent Ceramics Based on Them

G. I. Shcherbakova; Щербакова Г. И.; A. S. Pokhorenko; Похоренко А. С.; N. S. Krivtsova; Кривцова Н. С.; M. S. Varfolomeev; Варфоломеев М. С.; A. I. Drachev; Драчев А. И.; Yu. B. Lebed; Лебедь Ю. Б.; A. A. Ashmarin; Ашмарин А. А.; T. L. Apuhtina; Апухтина Т. Л.; A. E. Chernyshev; Чернышев А. Е.; P. A. Storozhenko; Стороженко П. А.

doi:10.31857/S0044457X23600925

Zirconium (Hafnium)-Containing Yttriumoxane Alumoxanes and Multicomponent Ceramics Based on Them

Authors: Shcherbakova G.I.¹, Pokhorenko A.S.¹, Krivtsova N.S.¹, Varfolomeev M.S.¹^,2, Drachev A.I.¹, Lebed Y.B.¹^,3, Ashmarin A.A.⁴, Apuhtina T.L.¹, Chernyshev A.E.¹, Storozhenko P.A.¹
Affiliations:
1. State Research Institute for Chemistry and Technology of Organoelement Compounds
2. Moscow Aviation Institute (National Research University)
3. Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences
4. Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 68, No 11 (2023)
Pages: 1664-1680
Section: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
URL: https://rjmseer.com/0044-457X/article/view/666158
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X23600925
EDN: https://elibrary.ru/ALOHAW
ID: 666158

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

Ceramic-forming zirconium (hafnium)-containing yttriumoxane alumoxanes, precursors of multicomponent ceramics based on alumina, yttria and zirconia/hafnia, were synthesized by co-condensation of chelated alkoxyalumoxanes, yttrium acetylacetonate hydrate (or organic yttriumoxane alumoxanes) and zirconium or hafnium acetylacetonate. The physicochemical properties of zirconium (hafnium)-containing yttriumoxane alumoxanes were studied. Computational models of the group and elemental composition of oligomeric Zr(Hf)-containing yttriumoxane alumoxane molecules were proposed. According to X-ray diffraction and scanning electron microscopy data, pyrolysis of the oligomers at 1500–1600°C results in multicomponent nano- or fine-crystalline ceramic powders, depending on the Al/Y and Al/Zr(Hf) molar ratios.

Keywords

organoalumoxanes, organic yttriumoxane alumoxanes, yttrium acetylacetonate, zirconium acetylacetonate, hafnium acetylacetonate, ceramic- and fiber-forming zirconium (hafnium)-containing yttriumoxane alumoxane oligomers, ceramic powders

References

Prnová A., Valúchová J., Parchovianský M. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 3. P. 852. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.10.017
Gandhi A.S., Levi C.G. // J. Mater. Res. 2005. V. 20. № 4. P. 1017. https://doi.org/10.1557/JMR.2005.0133
Bodišová K., Klement R., Galusek D. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2016. V. 36. № 12. P. 2975. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.12.032
Tian L., Shen J., Xu T. et al. // RSC Advances. 2016. V. 6. № 38. P. 32381. https://doi.org/10.1039/c6ra04761k
Niu X., Xu J., Zhang Y. // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. 2015. V. 25. № 3. P. 209. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2015.05.006
Potdevin A., Briois V., Caperaa N. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 48. P. 41962. https://doi.org/10.1039/c6ra06444b
Гаранин С.Г., Дмитрюк А.В., Жилин А.А. и др. // Опт. журн. 2010. Т. 77. № 9. С. 52. [Garanin S.G., Rukavishnikov N.N., Dmitryuk A.V. et al. // J. Opt. Technol. 2010. V. 77. № 9. P. 565.]
Michálková M., Kraxner J., Micha’lek M., Galusek D. // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40. № 7. P. 2581. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.011
Chovanec J., Svoboda R., Kraxner J. et al. // J. Alloys. Compd. 2017. V. 725. P. 792. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.07.191
Zhan X., Li Z., Liu B. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 95. P. 1429. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2012.05118.x
Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Севастьянов В.Г. и др. // Журн. неорган. химии. 2012. Т. 57. № 12. С. 1619. https://doi.org/10.1134/S0036023612120194
Плехович А.Д., Ростокина Е.Е., Кутьин А.М., Гаврищук Е.М. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 12. С. 1353.https://doi.org/10.31857/S0002337X22120090
Симоненко Н.П., Симоненко Е.П., Севастьянов В.Г. и др. // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 61. № 6. С. 701.https://doi.org/10.7868/S0044457X16060192
Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Копица Г.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 6. С. 661.
Towata A., Hwang H.J., Yasuoka M. et al. // Composites Part A. 2001. V. 32. № 8. P. 1127. https://doi.org/10.1016/s1359-835x(01)00014-8
Pullar R.C., Taylor M.D., Bhattacharya A.K. // J. Eur. Ceram. Soc. 2006. V. 26. № 9. P. 1577. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.03.254
Shojaie-Bahaabad M., Taheri-Nassaj E., Naghizadeh R. // Ceram. Int. 2008. V. 34. № 8. P. 1893. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.07.032
Shojaie-Bahaabad M., Taheri-Nassaj E., Naghizadeh R. // Ceram. Int. 2009. V. 35. № 1. P. 391. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.11.010
Pfeifer S., Bischoff M., Niewa R. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2014. V. 34. № 5. P. 1321. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.10.036
Kim H.J., Fair G.E., Hart A.M. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2015. V. 35. № 15. P. 4251. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.07.011
Ma X., Wang C., Tan H. et al. // JSST. 2016. V. 80. № 1. P. 226. https://doi.org/10.1007/s10971-016-4063-7
Абакумов Г.А., Пискунов А.В., Черкасов В.К. и др. // Успехи химии. 2018. Т. 87. № 5. С. 393. https://doi.org/10.1070/RCR4795
Щербакова Г.И., Стороженко П.А., Жигалов Д.В. и др. // Изв. АН. Сер. хим. 2020. Т. 69. № 5. С. 875.https://doi.org/10.1007/s11172-020-2844-1
Щербакова Г.И., Стороженко П.А., Кутинова Н.Б. и др. // Неорган. материалы. 2012. Т. 48. № 10. С. 1187.https://doi.org/10.7868/S0002337X14030117
Варфоломеев М.С., Моисеев В.С., Щербакова Г.И. и др. // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 7. С. 780.https://doi.org/10.7868/S0002337X15070180
Щербакова Г.И., Кривцова Н.С., Апухтина Т.Л. и др. Пат. РФ № 2668226 // Бюл. изобр. 2018. № 27.
Щербакова Г.И., Шаухин М.К., Кирилин А.Д. и др. // Журн. общ. химии. 2021. Т. 91. № 2. С. 283.
Щербакова Г.И., Похоренко А.С., Стороженко П.А. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 5. С. 547.
Rodríguez-Carvajal J. // Physica B: Condens. Matter. 1993. V. 192. № 1–2. P. 55. https://doi.org/10.1016/0921-4526(93)90108-I
Щербакова Г.И., Апухтина Т.Л., Кривцова Н.С. и др. // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 3. С. 253. https://doi.org/10.1134/S0020168515030140 https://doi.org/10.7868/S0002337X15030148
Щербакова Г.И., Шаухин М.К., Кирилин А.Д., Стороженко П.А. // Изв. АН. Сер. хим. 2021. Т. 70. № 7. С. 1275. https://doi.org/10.1007/s11172-021-3211-6]
Atkins P.W., Friedman R.S. Molecular quantum mechanics, fourth ed. N.Y.: Oxford University Press Inc., 2005. P. 288. ISBN: 9780195672510, 0195672518
Boschmann E., Keller R.N. // J. Mol. Struct. 2019. V. 1195. P. 762. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.05.131
Fay R.C., Pinnavaia T.J. // Inorg. Chem. 1968. V. 7. № 3. P. 508. https://doi.org/10.1021/ic50061a024