ИСТИНА

Слоистые гидроксосоединения редкоземельных элементов (СГ РЗЭ) относятся к классу анионных глин и, с точки зрения структурных особенностей, во многом аналогичны слоистым двойным гидроксидам (СДГ) и являются вторым (после СДГ) примером слоистых анионообменных соединений. Общий состав СГ РЗЭ может быть описан химической формулой M2(OH)5XnH2O, где M – ион редкоземельного элемента, X – анион. Структура этих соединений характеризуется наличием положительно заряженных слоев состава [M2(OH)5(H2O)n]+, между которыми находятся отрицательно заряженные анионы, которые могут быть достаточно легко заменены на ионы различных органических и неорганических кислот. Известные методы синтеза СГ РЗЭ можно разделить на две основные группы. Первая включает в себя осаждение гидроксосоединений редкоземельных элементов из растворов соответствующих солей (нитратов или хлоридов) в присутствии гексаметилентетрамина (ГМТА) при температуре 90–100С. В этих условиях происходит гомогенный гидролиз ГМТА с образованием гидроксида аммония, который и выступает в качестве осадителя. Вторая группа методов основана на осаждении СГ РЗЭ в присутствии щелочей или триэтиламина с использованием гидротермальной обработки. К основным недостаткам существующих методов синтеза данных соединений относится большая продолжительность процессов их получения, а также низкий выход реакции (10 20%). Указанные особенности этих соединений открывают путь к созданию на их основе ряда гибридных полифункциональных материалов. Целью данной работы является разработка нового эффективного метода получения слоистых гидроксосоединений иттрия, основанного на использовании гидротермально-микроволновой (ГМТВ) обработки в присутствии гексаметилентетрамина. Синтез слоистых гидроксосоединений иттрия (СГИ) проводили следующим образом. К 0.1 М водному раствору Y(NO3)3∙6H2O прибавляли 1 М водный раствор NaNO3 и заданное количество ГМТА. Полученную смесь доводили до объема 30 мл и подвергали ГМТВ обработке при различной температуре и в течение различных промежутков времени. Результаты рентгенофазового анализа показали, что наибольшей кристалличностью обладают СГИ, подвергнутые гидротермально-микроволновой обработке при 180С в течение 30 мин. Увеличение/уменьшение температуры синтеза, при одновременном уменьшении/увеличении его длительности, а также увеличение длительности при неизменной температуре приводит к образованию менее кристаллических продуктов. По результатам СЭМ показано, что в результате высокотемпературной ГМ обработки (> 180С) СГИ образуются в виде структур, представляющих собой гексагональные пластинки размером ~2 мкм, сросшиеся в шарообразные агрегаты размером ~10 мкм. Отметим, что независимо от условий синтеза все полученные СГИ обладают высоким выходом, который приближается к теоретическому. Таким образом, использование предложенного подхода позволяет значительно сократить продолжительность получения конечных слоистых соединений (~10 раз) и значительно увеличить выход реакции (~60-80%). Указанный метод не имеет аналогов и может быть распространен на синтез других неорганических материалов. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№14-03-00907, № 11-03-00828).