Застосування методу рентгенофазового аналізу для дослідження in situ процесів формування ультра- та нанорозмірних залізооксидних/гідроксидних фаз в системі Fe0(Сталь3)-H2O-O2: особливості та результати - V. A. Prokopenko; S. V. Netreba; O. A. Tsyganovych; P. O. Kosorukov (Хімія, фізика та технологія поверхні, 2024)
Актуальність отримання нових зразків нанорозмірних матеріалів та дослідження способів керування цими процесами підтримується постійним прогресом в галузях нанотехнологій, напівпровідників, біомедицини, очищення забруднених вод тощо. Система Fe0(Сталь3)-H2O-O2, що вважається перспективною для застосування у вказаних галузях, дозволяє як отримувати ряд нанорозмірних фаз ферум-оксигенвмісних сполук (ФОС), зокрема магнетиту, кобальтвмісної феришпінелі, ферум(III) гідроксидоксидів, так і керувати цими процесами за рахунок зміни фізико-хімічних умов перебігу процесу. Враховуючи перманентну зміну у вказаній системі складу фаз на металевій поверхні, застосовано метод рентгенофазового аналізу (РФА) із використанням створеного додаткового пристрою до гоніометричної приставки ГП-13 для дослідження in situ процесів утворення ФОС на поверхні сталевого диску в системі Fe0(Ст3)-H2O-O2. Це дозволило дослідити механізми та оптимальні умови формування окремих ультрадисперсних та нанорозмірних фаз ФОС в ряді фізико-хімічних умов. Шляхом розрахунку площі під характерними рефлексами на кривих дифракції in situ встановлено кількісні співвідношення ФОС, утворених за певних фізико-хімічних умов, та розраховано середній розмір кристалітів за формулою Шерера, що дало додаткову інформацію для аналізу механізмів формування ФОС. Поряд з цим, використано метод скануючої електронної мікроскопії та метод РФА без додаткового пристрою in situ. З аналізу отриманих кінетичних закономірностей зроблено висновки про формування ФОС шляхом утворення гідроксикарбонатного та гідроксисульфатного шаруватих подвійних гідроксидів феруму I та II типу з наступною їх трансформацією до кінцевих нанорозмірних фаз магнетиту, кобальтвмісної феришпінелі та ферум(III) гідроксид оксидів. Утворення та накопичення фази ферум(ІІ) гідроксиду методом РФА in situ зафіксовано не було, проте в системі Fe0(Ст3)-H2O-O2 не виключеним є формування шаруватих подвійних гідроксидів феруму на основі його моношарів. Показано перевагу карбонат-аніонів перед хлорид-аніонами в процесах формування шаруватих подвійних гідроксидів феруму.