Наноразмерные частицы диоксида циркония в условиях температурного воздействия в различных атмосферах

Abstract

Методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) исследовано влияние отжига в различных атмосферах на структуру наноразмерных частиц диоксида циркония. Исследованные образцы имели состав ZrO₂ + 3% Y₂O₃ + 0,5% Cr₂O₃. Эксперименты выполнены по двум вариантам. В первом варианте образцы предварительно отжигались на воздухе, а после – в среде водорода. Во втором варианте в водороде отжигали исходные, неотожженные образцы. В первом варианте экспериментов наблюдали уменьшение интенсивностей сигналов ЭПР. Это связано с тем, что водород изменяет локальное окружение ионов хрома, что приводит к перезарядке этих ионов из состояния Cr⁵⁺ в состояние Cr³⁺. При температурах Т ≤ 150°С указанные изменения не наблюдались. Во втором варианте экспериментов появление сигналов ЭПР от ионов хрома было зафиксировано только при Т ≤ 350°С. Это связано с тем, что наличие водорода во время отжига образцов препятствует эффективному удалению гидроксильных групп из структуры образцов.

Методою електронного парамагнетного резонансу (ЕПР) досліджено вплив відпалювання у ріжних атмосферах на структуру нанорозмірних частинок діоксиду цирконію. Досліджені зразки мали склад ZrO₂ + 3% Y₂O₃ + 0,5% Cr₂O₃. Експерименти виконано по двох варіянтах. В першім варіянті зразки попередньо відпалювалися на повітрі, а після – у середовищі водню. В другім варіянті у водні відпалювали вихідні, невідпалені зразки. В першім варіянті експериментів спостерігали зменшення інтенсивностей сиґналів ЕПР. Це пов’язане з тим, що водень змінює льокальне оточення йонів хрому, що призводить до перезарядки цих йонів зі стану Cr⁵⁺ у стан Cr³⁺. При температурах Т ≤ 150°С зазначені зміни не спостерігалися. У другім варіянті експериментів поява сиґналів ЕПР від йонів хрому була зафіксована тільки при Т ≤ 350°С. Це пов’язане з тим, що наявність водню під час відпалювання зразків перешкоджає ефективному видаленню гідроксильних груп зі структури зразків.

Annealing influence on the lattice structure of nanoscale zirconia particles in different atmospheres is investigated using electron paramagnetic resonance (EPR) method. Composition of the samples under investigation is ZrO₂ + 3% Y₂O₃ + 0.5% Cr₂O₃. Experiments are carried out in two variants. In the first variant, previously annealed samples are annealed in air and than in hydrogen. In the second variant, initial, non-annealed samples are annealed in hydrogen. In experiments of the first variant, EPR signals decreasing is observed. It is caused by the fact that hydrogen changes local surrounding of chromium ions, with a consequent recharging these ions from Cr⁵⁺ to Cr³⁺ state. For temperatures Т ≤ 150°С, these changes are not observed. For the second-variant experiments, EPR signals from chromium ions appear only at Т ≤ 350°С. The cause is that the presence of hydrogen during the samples’ annealing inhibits effective removal of hydroxyl groups from samples’ structure.