Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка технологий получения и химической диагностики функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:

Цель проекта:
Проблема, на решение которой направлен реализуемый проект – это создание научного базиса, технологий и комплекса методов химической диагностики (аналитического контроля), направленных на получение и производство высокочистых веществ и материалов на основе редких и редкоземельных металлов, необходимых для развития различных сфер научно- технического прогресса и импортозамещения (электроника, атомная промышленность, авиация, космическая техника, производство лазеров, сверхпроводников, магнитных материалов, катализаторов, компьютеров и др.) Цель – исследование и разработка технологий получения высокочистых веществ с содержанием суммы примесей элементов-аналогов редких и редкоземельных элементов на уровне ниже 5•10-2% масс и суммарным содержанием металлических примесей не более 1•10-2% масс, аналитических методов, способных оценить их степень достигнутой чистоты, методов химической диагностики дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких, редкоземельных и благородных металлов, направленных на развитие научно- технического и технологического комплекса России в части получения значимых научных результатов, позволяющих переходить к созданию и выходу на отечественный и международный рынок новых видов наукоемкой продукции

Основные планируемые результаты проекта:
2.1 Экстракционно-осадительная технология получения химически чистого порошка рутения;
2.2 Технология получения безводных неорганических галогенидов для выращивания монокристаллов;
2.3 Технология получения наноразмерных порошков оксидов европия и гадолиния;
2.4 Технология синтеза соединений иттрия для получения высокотемпературных сверхпроводников второго поколения (далее – ВТСП-2).
2.5 Методики определения газообразующих примесей и комплекс методов нанодиагностики, включающий ИК- спектроскопию, рамановскую спектроскопию, рентгеновскую дифрактометрию, рентгеноэлектронную спектроскопию, для исследования дисперсных наноматериалов;
2.6 Методики химического анализа высокочистых веществ и наноматериалов с использованием атомной спектроскопии, масс-спектрометрии и их комбинации с сорбционным концентрированием определяемых элементов;
2.7 Экспериментальные образцы функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов.
2.8 Технические требования в виде проекта ТЗ на выполнение ОТР по теме "Разработка технологий получения и диагностики безводных галогенидов редкоземельных металлов (РЗМ), нанопорошков оксидов гадолиния и европия, порошков металлического рутения".
Требования по назначению полученных результатов
Технология получения функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов должна обеспечить содержание суммы примесей элементов- аналогов редких и редкоземельных элементов на уровне ниже 5•10-2% масс и суммарное содержание металлических примесей не более 1•10-2% масс.
Химическая диагностика функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов должна обеспечить контроль химической чистоты, оценить качество порошка рутения и материалов на основе РЗМ по примесному и гранулометрическому составу.
Функциональные дисперсные наноматериалы на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов высокой чистоты должны обеспечить новизну их применения в области ИК-техники и спектроскопии, оптоэлектронике, производстве катализаторов, лазерной технике, сплавах авиакосмического назначения и импортозамещение разработанной продукции.
Требования к техническим качественным и количественным характеристикам предполагаемых результатов ПНИ
Должны быть получены экспериментальные образцы:
• прекурсоров (массой 50 г каждый) безводных редкоземельных галогенидов (лантана, церия, европия, гольмия, лютеция), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• безводных редкоземельных галогенидов (лантана, церия, европия, гольмия, лютеция, массой 100 г каждый), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• исходных солей, предназначенных для получения наноразмерных порошков оксидов гадолиния (массой 100 г) и европия (массой 50 г), с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс;
• наноразмерных оксидов РЗМ (оксидов гадолиния и европия, массой 50 г каждый), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс
• исходных солей, предназначенных для получения соединений иттрия высокой чистоты (массой 100 г), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• соединений иттрия высокой чистоты (массой 100 г) с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс
• прекурсоров рутения (массой 10 г) с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс из разбавленных промывных растворов производства платиновых металлов различного состава;
• рутения (массой 10 г) в которых суммарное содержание примесей металлов не более 1•10-2% масс

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Созданные в формате настоящей работы технологии и методы диагностики являются первоосновой для развития научных исследований и наукоемких областей современной индустрии, перечисленных ранее. Высокочистые вещества на основе редких и редкоземельных металлов позволяют получить новые ранее недостижимые свойства. В результате отечественная наукоемкая продукция становится более конкурентоспособной в мире, активизируется международное сотрудничество, базирующееся на отечественных материалах, повышается рейтинг российской науки. И в качестве обратной связи получают новое развитие технологии и методы анализа высокочистой редкометаллической продукции, дальнейшее повышение их химической чистоты, в том числе, на наноуровне, организация в России уникальных высокорентабельных производств таких веществ и материалов, и расширение областей их применения.Требования по назначению результатов
Технология получения функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов должна обеспечить содержание суммы примесей элементов- аналогов редких и редкоземельных элементов на уровне ниже 5•10-2% масс и суммарное содержание металлических примесей не более 1•10-2% масс.
Химическая диагностика функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов должна обеспечить контроль химической чистоты, оценить качество порошка рутения и материалов на основе РЗМ по примесному и гранулометрическому составу.
Функциональные дисперсные наноматериалы на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов высокой чистоты должны обеспечить новизну их применения в области ИК-техники и спектроскопии, оптоэлектронике, производстве катализаторов, лазерной технике, сплавах авиакосмического назначения и импортозамещение разработанной продукции.
Требования к техническим качественным и количественным характеристикам результатов ПНИ
Должны быть получены экспериментальные образцы:
• прекурсоров (массой 50 г каждый) безводных редкоземельных галогенидов (лантана, церия, европия, гольмия, лютеция), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• безводных редкоземельных галогенидов (лантана, церия, европия, гольмия, лютеция, массой 100 г каждый), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• исходных солей, предназначенных для получения наноразмерных порошков оксидов гадолиния (массой 100 г) и европия (массой 50 г), с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс;
• наноразмерных оксидов РЗМ (оксидов гадолиния и европия, массой 50 г каждый), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс
• исходных солей, предназначенных для получения соединений иттрия высокой чистоты (массой 100 г), в которых суммарное содержание примесей редкоземельных металлов не более 5•10-2% масс, суммарное содержание остальных примесей металлов - не более 1•10-2% масс;
• соединений иттрия высокой чистоты (массой 100 г) с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс
• прекурсоров рутения (массой 10 г) с содержанием суммы металлических примесей не более 1•10-2% масс из разбавленных промывных растворов производства платиновых металлов различного состава;
• рутения (массой 10 г) в которых суммарное содержание примесей металлов не более 1•10-2% масс

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Области применения, созданных в результате выполнения проекта, высокочистых веществ, наноматериалов на основе редких и редкоземельных металлов, новых методов химического анализа и их метрологического обеспечения (включая нанодиагностику) многообразны – это люминофоры, лазеры, магниты, электроника, атомная промышленность, катализаторы, сверхпроводники и др.
2) Созданные вещества и материалы, методы анализа являются готовым продуктом и могут быть непосредственно использованы потребителями – исследовательскими институтами, университетами, предприятиями, метрологическими структурами.
3)Созданные в формате настоящей работы технологии и методы диагностики являются первоосновой для развития научных исследований и наукоемких областей современной индустрии, перечисленных ранее. Высокочистые вещества на основе редких и редкоземельных металлов позволяют получить новые ранее недостижимые свойства. В результате отечественная наукоемкая продукция становится более конкурентоспособной в мире, активизируется международное сотрудничество, базирующееся на отечественных материалах, повышается рейтинг российской науки. И в качестве обратной связи получают новое развитие технологии и методы анализа высокочистой редкометаллической продукции, дальнейшее повышение их химической чистоты, в том числе, на наноуровне, организация в России уникальных высокорентабельных производств таких веществ и материалов, и расширение областей их применения.
Эффекты от внедрения результатов проекта
Основной социально-экономический эффект от внедрения материалов и комплекса диагностических методов контроля их качества, созданных в рамках данного проекта, состоит в создании условий для выхода на отечественный и международный рынок новых видов наукоемкой продук-ции, импортозамещении высокочистых функциональных веществ и материалов (в том числе, наноматериалов) на основе РЗМ и, в целом, способствовании развитию научно- технического и технологического комплекса России.

Текущие результаты проекта:
В текущих рамках выполнения работы проведен синтез функциональных дисперсных наноматериалов на основе высокочистых редких и редкоземельных металлов, разработаны и метрологически обеспечены методы их анализа, изготовлены и аттестованы экспериментальные образцы.
Впервые получены хлоридные соли- прекурсоры безводных хлоридов РЗМ- образцы 50 г каждого, с содержанием примесей (ƩРЗМ ≤ 0,05% масс., ƩНРЗМ ≤ 0,01% масс.) и оформлены методики их синтеза. Синтезированы и очищены осаждением и оксалатным приемом нитраты Eu и Gd- исходные соли - прекурсоры для получения наноразмерных оксидов (образцы 50 г и 100 г соответственно). Получены экспериментальные образцы наноразмерных оксидов (ƩРЗМ ≤ 0,05% масс.). Синтезированы и очищены по оригинальной схеме исходные нитратные соли высокочистого иттрия (100 г, ƩРЗМ ≤ 0,05% масс.,ƩНРЗМ ≤ 0,01% масс.). Получен наноразмерный образец иттрия с содержанием металлических примесей ≤ 0,01% масс. Для выделения и концентрирования рутения применен созданный авторами данного проекта полимерный S,N- содержащий гетероцепный сорбент, полученный реакцией тиометилирования полиаминов. Разработана методика извлечения рутения из растворов и его характеризация. Содержание суммы металлических примесей в рутении и его прекурсоре ≤ 0,01% масс. Все полученные образцы подвергнуты аналитической оценке качества и диагностической характеризации.
Получены и исследованы образцы (100 г) ультра сухих галогенидов La, Ce, Eu, Ho, Lu с содержанием примесей (ƩРЗМ ≤ 0,05% масс., ƩНРЗМ ≤ 0,01% масс.).