Химическая устойчивость мелкозернистой керамики на основе фосфата
Nd0,33Zr2(PO4)3 со структурой коснарита при повышенных температурах
Л. С. Алексеева, А. В. Нохрин, А. И. Орлова, М. С. Болдин,
А. В. Воронин, А. А. Мурашов, В. Н. Чувильдеев
Исследована химическая устойчивость мелкозернистой керамики Nd0,33Zr2(PO4)3, которая может быть использована для иммобилизации редкоземельных элементов, входящих в состав высокоактивных компонент радиоактивных отходов. Монофазные субмикронные порошки фосфата Nd0,33Zr2(PO4)3со структурой минерала коснарита получены методом коллоидно-химического синтеза. Порошки последовательно отжигали при температурах 600, 800 и 900 °С в течение 6 ч на каждой стадии. Методом электроимпульсного (“искрового”) плазменного спекания (ЭИПС) получена керамика на основе фосфата Nd0,33Zr2(PO4)3со структурой минерала коснарита. Относительная плотность керамики составляет 89,9 %, средний размер зерна керамики — 5 – 20 мкм. Изучена химическая устойчивость полученных мелкозернистых керамик в статическом режиме при 90 °C в дистиллированной и минеральной водах, а также в кислой (0,1М HCl) и щелочной средах (0,01М NaOH). Керамики обладают высокой гидролитической устойчивостью. Исследовано влияние контактной среды на скорость и механизм выщелачивания неодима из поверхности образцов мелкозернистых керамик Nd0,33Zr2(PO4)3. Для анализа полученных зависимостей скорости выщелачивания Riот времени t эксперимента использована модель де Гроота – ван дер Слоота. Показано, что выщелачивание Nd в кислой среде происходит за счет вымывания с поверхности керамики, в щелочной среде и минеральной воде — за счет диффузии из внутренних слоев, в дистиллированной воде — за счет растворения поверхностного слоя керамики.
Ключевые слова: минералоподобные матрицы, коснарит, керамика, гидролитические испытания, механизм выщелачивания.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-4-5-16
Ссылка:
Алексеева Л.С., Нохрин А.В., Орлова А.И., Болдин М.С., Воронин А.В., Мурашов А.А., Чувильдеев В.Н. Химическая устойчивость мелкозернистой керамики на основе фосфата Nd0,33Zr2(PO4)3со структурой коснарита при повышенных температурах. Перспективные материалы, 2024, № 4, c. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-4-5-16