Метод Печини

Метод Печини, иначе цитратный метод; метод полимерных комплексов (англ. Pechini method или англ. polymerizable complex method, англ. liquid mix technique) — метод синтеза высокогомогенных и высокодисперсных оксидных материалов с использованием комплексообразования и промежуточным получением полимерного геля.

Описание

Нанопорошок BaAl₂O₄, полученный отжигом полимерного геля при 800ºС

Метод Печини был предложен в 1967 году для нанесения диэлектрических плёнок титанатов и ниобатов свинца и щёлочноземельных элементов при производстве конденсаторов. Позже процесс был адаптирован для лабораторного синтеза многокомпонентных высокодисперсных оксидных материалов. Суть метода заключается в достижении высокой степени смешения катионов в растворе, контролируемом переводе раствора в полимерный гель, удалении полимерной матрицы с образованием оксидного прекурсора и сохранением высокой степени гомогенности.

В ходе синтеза соли или алкоксиды металлов вносят в раствор лимонной кислоты в этиленгликоле. Считается, что образование цитратных комплексов металлов нивелирует разницу в индивидуальном поведении катионов в растворе, что способствует более полному смешению и позволяет избежать разделения компонентов на последующих стадиях синтеза. При нагревании выше 100ºС молекулы этиленгликоля и лимонной кислоты вступают в реакцию поликонденсации, которая приводит к образованию полимерного геля с включёнными в него молекулами цитратов. При нагревании выше 400ºС начинаются процессы окисления и пиролиза полимерной матрицы, приводящие к образованию рентгеноаморфного оксидного и/или карбонатного прекурсора. Последующая термическая обработка этого прекурсора позволяет получить нужный материал с высокой степенью однородности и дисперсности.

В настоящее время метод Печини широко используется для синтеза диэлектриков, флуоресцентных и магнитных материалов, высокотемпературных сверхпроводников, катализаторов, а также для нанесения оксидных плёнок и покрытий. К достоинствам метода относятся простота, почти полная независимость условий процесса от химии катионов, входящих в состав конечного материала, и достаточно низкая температура термической обработки прекурсора, что позволяет практически полностью исключить процессы спекания при синтезе и получать нанокристаллические порошки тугоплавких оксидов. Недостатки метода Печини включают использование токсичного этиленгликоля и большой массы органических реагентов в расчёте на единицу массы получаемого материала, отсутствие устойчивых цитратных комплексов некоторых элементов (висмут, кремний и др.), частичное или полное восстановление одного из компонентов в ходе пиролиза полимерного геля (например, меди, свинца, цинка, рутения и др.).

Литература

•  (англ.) Pechini M. P. US Patent 33306971967.
•  (англ.) Tai L.W., Lessing P. A. «Modified resin-intermediate processing of perovskite powders». Part I. Optimization of polymeric precursors // J. Mater. Res. 1992. V. 7. P. 502—510.
•  (англ.) Tai L.W., Lessing P. A. «Modified resin-intermediate processing of perovskite powders». Part II. Processing for fine, nonagglomerated Sr-doped lanthanum chromite powders // J. Mater. Res. 1992. V. 7. P. 511—519.
•  (англ.) Kakihana M., Yoshimura M. «Synthesis and characterization of complex multicomponent oxides prepared by polymer complex method» // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1999. V. 72. P. 1427—1443.