Synthesis of La2Ti2O7 nanoscale powder and ceramics based on it by sol-gel and spark plasma sintering

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The application of ceramics as matrices for the immobilization of radionuclides for the purpose of their safe long-term disposal or beneficial use is being studied with an emphasis on phase stability, structural integrity, hydrolytic stability, etc. In this work, a combined approach was investigated, based on the sol-gel citrate synthesis of nanosized La2Ti2O7 powder and its subsequent spark plasma sintering to produce dense ceramics. The phase composition and structure of the nanosized La2Ti2O7 powder and ceramic samples based on it, obtained in the temperature range of 900–1300 °C, were studied by XRD and SEM. It has been shown that the powder synthesis conditions ensure the formation of nanosized crystalline La2Ti2O7 grains, whose consolidation under spark plasma heating conditions proceeds with a change in the phase composition from single-phase La2Ti2O7 of monoclinic structure to orthorhombic with an admixture of LaTiO3 at temperatures above 1200 °C. It was revealed that the change in the ceramic structure is accompanied by the formation of non-porous and defect-free monolithic samples. It was determined that such a change leads to an increase in relative density (81.3–95.7%) and compressive strength (78–566 MPa) of the ceramic samples. However, the hydrolytic stability of the ceramics decreases, as indicated by an increase in the leaching rate of La3+ from 10–7 to 10–5 g/cm2·day. The obtained results are useful for the systematic study of materials suitable for immobilization technologies of radioactive waste in ceramics.

Авторлар туралы

O. Shichalin

Far Eastern Federal University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

E. Papynov

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

A. Belov

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

K. Pervakov

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

S. Gribanova

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

S. Pisarev

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

A. Fedorets

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

A. Pogodaev

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

A. Lembikov

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

Y. Zernov

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

P. Marmaza

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

O. Kapustina

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

Е. Gridasova

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

I. Buravlev

Far Eastern Federal University

Email: oleg_shich@mail.ru
Ресей, p. Ajax, 10, Russky Island, Vladivostok, 690922

Әдебиет тізімі

  1. Orlova A.I., Ojovan M.I. // Materials (Basel). 2019. V. 12. № 16. P. 2638. https://doi.org/10.3390/ma12162638
  2. Wang Z., Zhou G., Jiang D. et al. // J. Adv. Ceram. 2018. V. 7. № 4. P. 289. https://doi.org/10.1007/s40145-018-0287-z
  3. Subramanian M.A., Aravamudan G., Subba Rao G.V. // Prog. Solid State Chem. 1983. V. 15. № 2. P. 55. https://doi.org/10.1016/0079-6786(83)90001-8
  4. Shrivastava O.P., Kumar N., Sharma I.B. // Bull. Mater. Sci. 2004. V. 27. № 2. P. 121. https://doi.org/10.1007/BF02708493
  5. Wang J., Ghosh D.B., Zhang Z. // Materials (Basel). 2023. V. 16. № 14. P. 4985. https://doi.org/10.3390/ma16144985
  6. Papynov E.K., Belov A.A., Shichalin O.O. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 645. https://doi.org/10.1134/S0036023621050132
  7. Ewing R.C., Weber W.J., Lian J. // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. № 11. P. 5949. https://doi.org/10.1063/1.1707213
  8. Lutique S., Staicu D., Konings R.J.M. et al. // J. Nucl. Mater. 2003. V. 319. P. 59. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00134-X
  9. Xue J., Zhang K., He Z. et al. // Materials (Basel). 2019. V. 12. № 7. P. 1163. https://doi.org/10.3390/ma12071163
  10. Patwe S.J., Tyagi A.K. // Ceram. Int. 2006. V. 32. № 5. P. 545. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.04.009
  11. Panghal A., Kumar Y., Singh F. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 8. P. 12191. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.071
  12. Mandal B.P., Pandey M., Tyagi A.K. // J. Nucl. Mater. 2010. V. 406. № 2. P. 238. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.08.042
  13. Liu K., Zhang K., Deng T. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 10. P. 13363. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.01.193
  14. Liu K., Zhang K., Deng T. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 10. P. 16987. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.283
  15. Fan L., Shu X., Lu X. et al. // Ceram. Int. 2015. V. 41. № 9. P. 11741. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.05.140
  16. Fan L., Shu X., Ding Y. et al. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 456. P. 467. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.10.025
  17. Danks A.E., Hall S.R., Schnepp Z. // Mater. Horizons. 2016. V. 3. № 2. P. 91. https://doi.org/10.1039/c5mh00260e
  18. Belov A.A., Shichalin O.O., Papynov E.K. et al. // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. № 10. P. 421. https://doi.org/10.3390/jcs7100421

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».