ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ pH И КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРИДА АММОНИЯ НА СВОЙСТВА ГИДРАТИРОВАННОГО ОКСИДА ГАФНИЯ

Бородин Н.Д., Машковцев М.А.

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

620066, г. Екатеринбург, ул. Академическая, д. 20

Диоксид гафния имеет перспективное применение в качестве нейтронного поглотителя. Однако, в настоящее время поведение частиц гидратированного оксида гафния в ходе гидролиза изучено слабо. Метод контролируемого двуструйного осаждения (КДО) позволяет тонко регулировать свойства итогового продукта, однако условия формирования частиц изучены недостаточно.

В данной работе гидролиз проводили методом КДО в диапазоне pH=3-8, при концентрации оксихлорида гафния 0,05 М, и раствора аммиака 1%. Скорость подачи питающего раствора гафния составляла 5 мл\мин. Для создания идентичного солевого фона во всех синтезах в реакторе поддерживали концентрацию NH₄Cl на уровне 1М. Также были проведены дополнительные опыты для оценки влияния концентрации NH₄Cl на поведение частиц гидратированного оксида гафния. А именно, проводили синтез без дополнительного NH₄Cl, где весь NH₄Cl был получен из реакции HfOCl₂ и NH₃*H₂O и 2,43М NH₄Cl (предельной концентрации, которой удалось достичь без выпадения кристаллов соли NH₄Cl).

В ходе синтеза отбирали пробы для дальнейшего исследования гранулометрического состава методом лазерной дифракции, а также исследования химического состава методом ионометрии и ИСП АЭС. Исследование химического состава проводили следующим образом: суспензию фильтровали и сушили при 120 °С, навески смешивали с 25 см³ 0,1 М MgSO₄, после чего размешивали в течение суток. Концентрации Cl^- и NH₄⁺ устанавливали соответствующими ион-селективными электродами, содержание HfO₂ установили методом гравиметрии.

В результате исследования было установлено, что при pH=5 имеет место явление агрегации частиц, в то время как при других pH данного эффекта не было обнаружено. По полученным данным химического анализа можно судить о том, что NH₄Cl может принимать непосредственное участие в механизме агрегации частиц за счёт встраивания в структуру гидратированного оксида гафния.

Таким образом установили связь между концентрацией хлорида аммония в реакционном объёме и размером частиц, что может быть использовано для получения порошков диоксида гафния с заданным размером частиц. Результаты исследования вносят вклад в понимание механизма агрегации частиц гидратированного диоксида гафния.