Вплив ударно-вібраційного методу на структурно-морфологічні характеристики та розподіл валентних електронів оксидів алюмінію, кремнію, заліза та титану

Abstract

Використовуючи метод рентгеноструктурного аналізу було вивчено вплив ударно-вібраційної обробки на структурні параметри та фазовий склад γ-Fe2O3, α-Fe2O3, SiO2, Al2O3 та TiO2. За допомогою методу скануючої електронної мікроскопії встановлена зміна морфологічних особливостей нанорозмірних порошків. Методом ультра м’якої рентгенівської емісійної спектроскопії досліджено вплив ударно-вібраційного методу на розподіл валентних електронів. У даній роботі вивчена залежність між зміною заселеності електронних станів у валентній зоні та структурно-морфологічними особливостями. Із порівняння зображень порошкових оксидів кремнію, титану, алюмінію та заліза до та після УВО встановлено, що внаслідок УВО оксидів Si, Ti, Al та Fe, відбувається зміна розподілу наночастинок завдяки скупченням але не спостерігається їх консолідація і об’єднання в зерна та структуровані агломерати. Встановлена агрегація частинок TiO2 та Al2O3 і зміна фазового співвідношення в оксиді γ-Fe2O3 після УВО є наслідком того, що ці вихідні матеріали складаються із декількох фаз одного оксиду в яких положення стелі валентної зони дещо відрізняється. Тому відрізняються і їхні хімічні потенціали. Це означає, що відбувається УВО суміші двох нанорозмірних порошків з відмінними хімічними потенціалами, що може супроводжуватись більшим зчепленням частинок або зміною фазового співвідношення. Встановлене звуження OKα- та FeLα-смуг внаслідок УВО α-Fe2O3 є результатом часткової дегібридизації в Fed+Op-станів при розриві іонно-ковалентних зв’язків під час подрібнення наночастинок, яке спостерігається при УВО про, що свідчить зменшення області когерентного розсіювання та зменшення розмірів агломератів на зображеннях СЕМ.

Using the method of X-ray diffraction analysis, the impact of shock-vibration treatment on structural parameters and phase composition of γ-Fe2O3, α-Fe2O3, SiO2, Al2O3 and TiO2 was studied. With the aid of scanning electron microscopy, a change in the morphological characteristics of nanosized powders was established. The influence of the shock-vibration method on the distribution of valence electrons is investigated by the method of ultra soft X-ray emission spectroscopy. In this paper, the relationship between the change in the population of electron states in the valence band and structural and morphological peculiarities is scientifically related. Comparing images of powdered oxides of silicon, titanium, aluminum and iron before and after SVT, it was found that as a result SVT of Si, Ti, Al and Fe oxides, the change in the distribution of nanoparticles due to the accumulation occurs but there is no consolidation and aggregation into grains and structured agglomerates. The aggregation of TiO2 and Al2O3 particles and the change in the phase ratio in γ-Fe2O3 oxide after SVT are due to the fact that these starting materials consist of several phases of one oxide with the different position of Fermi level. Therefore, their chemical potentials also differ. This means that we do the shock-vibration treatment of mixtures of two nanosized powder with different chemical potentials, which can be accompanied by greater particle bonding or a change in phase ratio. The observed narrowing of the OKa- and FeLa-bands due to SVT of α-Fe2O3 is the result of partial degradation in the Fed+Op states at the discontinuity of ioniccovalent bonds during the grinding of nanoparticles, which is observed at SVT, indicating a decrease in the area of coherent dispersion and decrease sizes of agglomerates in SEM images.