ИСТИНА

Наночастицы тетрагональной модификации ZrO2 со средним размером 3.5- 7.5±0.5 нм, допированные ионами Fe3+, были синтезированы методом послойной пропитки кристаллической матрицы Al2O3 растворами изо-пропилоксида циркония, содержащего ацетилацетонат 57Fe в различных концентрациях. Образцы Fe3+/ZrO2 в Al2O3 с концентрацией железа 0.24, 0.35 и 1.00 масс.% Fe исследованы методом РФА, ПЭМ, ЭДА, а также намагниченности и Мессбауэровской спектроскопии. В рентгенограммах всех изученных образцов проявляются рефлексы, которые относятся к кристаллографическим плоскостям тетрагонального ZrO2 (101), (002) и (200). Показано, что размер нанесенных частиц и их кристалличность увеличивается пропорционально концентрации Fe3+в пропиточном растворе. Характерной особенностью мессбауэровских спектров частиц Fe3+/ZrO2 в матрице Al2O3 является то, что помимо симметричного дублета, отвечающего иону Fe3+(S=5/2), регистрируется уширенная монолиния, характеризующая электронную спиновую релаксацию магнитных ионов. Учитывая малые концентрации Fe3+, а также данные магнитной восприимчивости и мессбауэровской спектроскопии мы пришли к выводу, что температурная зависимость релаксационной компоненты спектров обусловлена спин-решеточной релаксацией парамагнитных ионов железа. Показано, что в результате синтеза в матрице Al2O3 наночастиц ZrO2, допированных малыми концентрациями ионов Fe3+, образуется метастабильная система, соответствующая начальному этапу формирования однофазной кристаллической структуры на поверхности кристаллической матрицы. Магнитные ионы Fe3+ , участвующие в механизме спин-решеточной релаксации, скорее всего, принадлежат кристаллографическим плоскостям, ограняющим нанокристаллиты ZrO2. Та часть парамагнитных ионов модификатора, которая входит в объем кристалла и занимает октаэдрические позиции Zr4+ в решетке, стабилизирует структуру тетрагонального ZrO2. Следует отметить, что метастабильное состояние системы нанесенных на матрицу Al2O3 частиц Fe3+/ZrO2, их малый размер и низкая концентрация ионов допанта позволяет считать их перспективными для применения в катализе и фотокатализе.