Как пенное горение открывает путь к материалам на основе метастабильных оксидов

Метастабильные фазы сложных оксидов часто имеют необычные свойства – сорбционные, каталитические и другие. Проблема в том, что их крайне трудно получать в объёмной форме: при нагреве они склонны быстро и необратимо переходить в более стабильные структурные модификации. При этом такие материалы, например в порошковой форме, лежат в основе большого числа прикладных технологий – катализа, функциональных покрытий, фото- и электроактивных систем, – где важны высокая удельная площадь поверхности.

В ФТИ им Иоффе РАН (г. Санкт-Петербург) нашли решение — особый режим синтеза. Оказалось, что хорошо известный синтез растворным горением (solution combustion synthesis) можно реализовать в режиме так называемого «пенного горения»: в зоне реакции формируется пенообразная структура, которая ограничивает массоперенос и нежелательный переход вещества в стабильную форму на стадии последующего отжига (температурной обработки перед применением). Такие условия создают узкое «кинетическое окно», позволяющее получать метастабильные формы простых и сложных оксидов, которые в обычных условиях практически невозможно синтезировать.

Ученым впервые удалось синтезировать чистую гексагональную модификацию ортоферрита лютеция (h-LuFeO3) в форме нанопорошка (~5 нм) с развитой поверхностью без использования стабилизирующих допантов. Такой материал оказался мощным фотокатализатором — но главное даже не это: ученые полагают, что найденный ими подход может оказаться достаточно общим и дать еще много «необычных матералов».

Работа опубликована в Applied Surface Science.

Источник: Пресс –служба ФТИ им Иоффе РАН