Исследование стабильного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na,K-Br,VO3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование стабильного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na,K||Br,VO3

Мамедова Нурлана

Аннотация

Методом дифференциального термического анализа изучены фазовые равновесия в стабильном тетраэдре LiBr-LiVO3-NaBr-KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na,K||Br,VO3. Определен состав компонентов эвтектического сплава (%мол.): 54.88% LiBr, 2.0% LiVO3, 7.35% NaBr, 35.77% KBr с температурой плавления 324 єС. Описаны нон- и моновариантные равновесия.

Ключевые слова: фазовые равновесия, Т-х диаграмма, дифференциальный термический анализ (ДТА), стабильный тетраэдр, эвтектика.

Изучение физико-химического взаимодействия в многокомпонентных солевых системах позволяет разрабатывать новые функциональные материалы с заданными свойствами. В связи с поиском в настоящее время альтернативных источников энергии большой интерес пред-ставляет применение солевых систем на основе солей щелочных металлов в качестве расплав-ляемых электролитов для химических источников тока. Состав образцов с требуемыми технологическими свойствами может быть получен из различного сочетания компонентов. В работе представлены результаты исследования стабильного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr четырехкомпонетной системы из бромидов и метаванадатов лития, натрия и калия.

Рис. 1. Развертка граневых элементов концентрационного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr и расположение сечения abc

Экспериментальная часть

Стабильный тетраэдр LiBr-LiVO3-NaBr-KBr исследован методом дифференциального терми-ческого анализа (ДТА) с использованием в качестве датчика температуры комбинированной Pt - Pt/Rh (10% Rh) термопары. Индифферент-ным веществом служил свежепрока-ленный Al2O3. Скорость нагревания и охлаждения образцов составляла 12-15 К/мин. Система исследована в интервале температур от 300 до 800 єС. Все составы выражены в мольных процентах, температуры - в градусах Цельсия. Масса навесок составляла 0.2 г. Использовали предварительно обезвоженные реактивы квалифика-ции «чда».

Планирование эксперимента в системе LiBr-LiVO3-NaBr-KBr прове-дено в соответствии с правилами про-екционно-термографического метода (ПТГМ) [1]. Данные по фазовым превращениям индивидуальных веществ взяты из [2, 3]. Двух- и трехкомпонентные системы, являю-щиеся граневыми элементами стабильного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr, исследованы в работах [4-9]. Данные по двух- и трехкомпонентным системам нанесены на развертку граней концентрационного тетраэдра (рис. 1).

Результаты и их обсуждение

Во всех четырех системах огранения образуются эвтектики. Исходя из расположения точек нонвариантного равновесия в системах низшей размерности, в объеме кристаллизации метаванадата лития, где наблюдается более легкая растворимость компонентов в расплав-ленном состоянии, выбрано двумерное политермическое сечение a (80.0% LiVO3 + 20.0% LiBr) b (80.0% LiVO3 + 20.0% KBr) c (80.0% LiVO3+20.0% NaBr) (рис. 2).

четырехкомпонентный тетраэдр концентрационный

Рис. 2. Сечение abc концентрационного тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr

Далее в этом сечении выбран одномерный политермический разрез КR: К 80.0 % LiVO3 + 10.0 % LiBr+10.0% KBr; R - 80.0 % LiVO3+10.0 % LiBr+10.0% NaBr.

Рис. 3. Эскиз объемов кристаллизации системы LiBr-LiVO3-NaBr-KBr

Из t-x диаграммы разреза KR определили соотношение концентраций компонентов в четверной эвтектике и проекцию эвтектики ? на разрез KR. Изучением разреза b - ? определена точка ? (рис. 2), которая является проекцией четверной эвтектики на двумерное сечение abc. Таким образом опреде-лено соотношение компонентов бромидов лития, натрия и калия в четверной эвтектике.

Определение состава четверной эвтектики сво-дилось к постепенному уменьшению концентрации метаванадата лития без изменения известных соотно-шений других компонентов по разрезу, выходящему из вершины метаванадата лития через точку .

Исследованием разреза LiVO3 - - Е опреде-лен состав эвтектики: Е? 324 єС: 54.88% LiBr, 2.0% LiVO3, 7.35% NaBr, 35.77% KBr. Эскиз объемов кристаллизации тетраэдра LiBr-LiVO3-NaBr-KBr представлен на рис. 3.

Выводы

Изучен стабильный тетраэдр LiBr-LiVO3-NaBr-KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,Na,K||Br,VO3; экспериментально определены состав и температура плавления, отвечающие четверной эвтектике в системе LiF-LiVO3-NaBr-NaVO3. Результаты исследования позволяют рекомендовать полученный состав четырехкомпонентной эвтектики для исполь-зования в качестве расплавляемого электролита для среднетемпературного химического источника тока.

Литература

1. Трунин А.С., Космынин А.С. Проекционно-термографический метод исследования гетерогенных равновесий в конденсированных многокомпонентных системах. Куйбышев. 1977. 68с. Деп. в ВИНИТИ 12.04.77г. №1372-77.

2. Термические константы веществ: Справочник. Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ. 1981. Вып.X. Ч.2. 300с.

3. Термические константы веществ: Справочник. Под ред. Глушко В.П. М.: ВИНИТИ. 1981. Вып.X. Ч.1. 441с.

4. Данилушкина Е.Г. и др. Исследование трёхкомпонентной системы LiBr-NaBr-BaBr2. Материалы XIII Всерос. конф. по термич. анализу. Самара: Гос. арх.-строит. академия. 2003. С.51-52.

5. Арабаджан А.С., Бергман А.Г. Диаграмма плавкости тройной системы из бромидов лития, натрия, калия. Журн. неорган. химии. 1963. Т.VIII. Вып.3. С.720.

6. Самсонова И.Н., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,Na||Br,VO3. Журн. неорг. хим. 2015. Т.60. №1. С.1-5.

7. Данилушкина Е.Г., Кондратюк И.М., Гаркушин И.К., Дворянова Е.М. Фазовый комплекс пятикомпонентной бромидной системы LiBr-NaBr-KBr-RbBr-CsBr. Журн. неорг. химии. 2003. Т.48 С.1898-1901.

8. Дорошева (Золотухина) Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li, K|| Br, VO3. Журн. неорг. хим. 2013. Т.58. №7. С.965-968.

9. Егорцев Г.Е., Гаркушин И.К., Истомова М.А. Фазовые равновесия и химическое взаимодействие в системах с участием фторидов и бромидов щелочных металлов. Екатеринбург: УрО РАН. 2008. 132с.

Размещено на Allbest.ru