ИСТИНА

Слоистые гидроксосоединения редкоземельных элементов (СГ РЗЭ) относятся к классу анионных глин и во многом аналогичны слоистым двойным гидроксидам (СДГ). Общий состав СГ РЗЭ может быть описан химической формулой M2(OH)5XnH2O, где M – ион редкоземельного элемента, X – анион. Структура этих соединений характеризуется наличием положительно заряженных слоев, между которыми находятся отрицательно заряженные анионы, которые могут быть достаточно легко заменены на ионы различных органических и неорганических кислот. Известные методы синтеза СГ РЗЭ можно разделить на две основные группы. Первая включает в себя осаждение гидроксосоединений редкоземельных элементов из растворов соответствующих солей (нитратов или хлоридов) в присутствии гексаметилентетрамина (ГМТА) при температуре 90–100С. Вторая группа методов основана на осаждении СГ РЗЭ в присутствии щелочей или триэтиламина с последующей гидротермальной обработкой. Основным недостатком существующих методов получения данных соединений является большая продолжительность синтеза. Целью данной работы является разработка нового эффективного метода получения слоистых гидроксосоединений иттрия, основанного на гидролизе солей иттрия в условиях гидротермально-микроволновой (ГМТВ) обработки в присутствии гексаметилентетрамина. Синтез слоистых гидроксосоединений иттрия (СГИ) проводили следующим образом. К 0.1 М водному раствору Y(NO3)3∙6H2O прибавляли водный раствор NaNO3 и заданное количество ГМТА. Полученную смесь подвергали ГМТВ обработке при температурах 150–210 С и в течение 1–120 мин. Результаты рентгенофазового анализа показали, что все полученные образцы представляют собой хорошо закристаллизованные слоистые гидроксонитраты иттрия, при этом даже в образце, полученном в результате ГТМВ обработки в течение 1 мин, 154 отсутствовали заметные количества рентгеноаморфных фаз. Снижение концентрации NaNO3 в исходной реакционной смеси приводило к формированию двухфазной смеси слоистых гидроксонитратов иттрия, различающихся межплоскостным расстоянием в направлении [001]. По результатам РЭМ показано, что в результате высокотемпературной ГТМВ обработки (> 180С) СГИ образуются в виде структур, представляющих собой гексагональные пластинки с латеральным размером ~2 мкм и толщиной 10–100 нм, сросшиеся в шарообразные агрегаты размером до ~10 мкм. Показано, что полученные нами СГИ обладают анионообменными свойствами. В частности в их структуру были успешно интеркалированы сульфонат-анионы RSO3– (R=C6H13, C8H17, C10H21, C12H25). При этом на рентгенограммах продуктов интеркалирования происходило закономерное изменение положений линий семейства {00l} в сторону меньших углов с увеличением длины углеводородной цепи сульфонат-аниона. Использование предложенного нами подхода позволяет осуществить синтез слоистых гидроксосоединений иттрия с высоким выходом (>80%) за время порядка нескольких минут. Указанный метод не имеет аналогов и может быть распространен на синтез слоистых гидроксосоединений других редкоземельных элементов. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (№14-03-00907).