Анализ процесса образования феррита цинка при твердофазном обмене в системе ZnSO4‒Fe2(SO4)3‒Na2O2 в условиях динамического нагрева

Шаповалов, В.В. и Берестовая, А.А. (2024) Анализ процесса образования феррита цинка при твердофазном обмене в системе ZnSO4‒Fe2(SO4)3‒Na2O2 в условиях динамического нагрева. Вестник ТвГУ. Серия: Химия (3). С. 50-67. ISSN 1995-0152

[thumbnail of ХИМИЯ_3_2024_В ПЕЧАТЬ-50-67.pdf]

PDF - Опубликованная версия
1MB

Абстракт

Метод твердофазного обмена является перспективным направлением в синтезе функциональных материалов, в том числе микро- и наноразмерных. Механизм и энергетика реакций определяются обменом частей молекул участвующих во взаимодействии. В качестве объекта исследования рассмотрен твердофазный обмен с образованием феррита цинка в системе ZnSO4‒Fe2(SO4)3‒Na2O2. Термодинамические расчеты показывают, что температура саморазогрева в системе достигает 1300 К достаточной для образования ZnFe2O4. Образующиеся сульфат натрия и кислород препятствуют агломерации частиц феррита. Численный анализ предложенной математической модели процесса, включающей дифференциальные уравнения твердофазной химической кинетики и энергетического баланса в неизотермических условиях, показал существенное влияние на процесс образования феррита теплофизических параметров системы и сопутствующих реакций. Увеличение размеров образца и уменьшение теплопотерь способствуют образованию феррита цинка. Выводы анализа модели подтверждены данными рентгенофазового анализа

Абстракт (англ.)

The solid-phase exchange method is a promising direction in the synthesis of micron and nanoscale materials. The mechanism and energy of reactions are determined by the exchange of parts of molecules involved in the interaction. The solid‒phase synthesis of zinc ferrite in the ZnSO4‒Fe2(SO4)3-Na2O2 system is considered as an object of research. Thermodynamic calculations show that the temperature in the reaction system reaches 1300 K, which is sufficient for the formation of ferrite. The sodium sulfate and oxygen formed in the reaction prevent the agglomeration of ferrite particles. A mathematical model of the process is proposed, including differential equations of solid-phase chemical kinetics and energy balance under non-isothermal conditions. The software of the model has been developed. Numerical analysis has established that the thermophysical parameters of the system and side reactions have a significant effect on the process of ferrite formation. An increase in sample size and a decrease in heat loss contribute to the formation of zinc ferrite. Zinc ferrite powders were obtained and their magnetic characteristics were determined

Тип объекта:	Статья
Сведения об авторах:	ШАПОВАЛОВ Валерий Васильевич – доктор химических наук, профессор, заведующий отделом синтеза неорганических веществ ФГБОУ «НИИ «Реактивэлектрон» (283049, г. Донецк, ул. Бакинских комиссаров д. 17а); БЕРЕСТОВАЯ Алина Анатольевна ‒ научный сотрудник отдела синтеза неорганических веществ ФГБОУ «НИИ «Реактивэлектрон» (283049, г. Донецк, ул. Бакинских комиссаров д. 17а)
Ключевые слова:	Твердофазный обмен, феррит цинка, синтез, математическая модель процесса, твердофазная кинетика, энергетический баланс, сульфат железа (III), сульфат цинка, пероксид натрия
Ключевые слова (англ.):	Solid-phase exchange, zinc ferrite, synthesis, mathematical model of the process, solid-phase kinetics, energy balance, iron(III) sulfate, zinc sulfate, sodium peroxide
Категории:	5 Математика. Естественные науки 5 Математика. Естественные науки > 54 Химия. Кристаллография. Минералогия 5 Математика. Естественные науки > 54 Химия. Кристаллография. Минералогия > 546 Неорганическая химия 5 Математика. Естественные науки > 54 Химия. Кристаллография. Минералогия > 546 Неорганическая химия > 546.6 Элементы III группы в целом. Металлы III группы
Подразделения:	Другие организации > Реактивэлектрон, Донецк
ID Code:	14231
Deposited On:	20 Ноя 2024 05:41
Последнее изменение:	20 Ноя 2024 07:45

Repository Staff Only: item control page