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 использовании 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, отсутствовали заметные количества рентгеноаморфных фаз. Снижение концентрации NaNO3 в исходной реакционной смеси приводило 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). С увеличением длины углеводородной цепи на рентгенограммах продуктов интеркалирования происходило закономерное изменение положений линий семейства {00l} в сторону меньших углов. Таким образом, использование предложенного нами подхода позволяет осуществить синтез слоистых гидроксосоединений иттрия с высоким выходом (>80%) за время не превышающие 1 ч. 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).