химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

чив на воздухе. Заметим также, что несмотря на реакционную активность Ti8C{2 по отношению к многим веществам, взаимодействие между ними протекает только как ассоциация лигандов без разрыва каких-либо химических связей в кластере. Это подтверждает высокую стабильность металлокарбонов.

Очень интересно, что при плазмохимическом газофазном синтезе [68—70] наблюдалось преимущественное образование кластерных частиц М8С12 и М,„С„ (М — Ti, Zr, Hf, V) с соотношением М : С = 1,5—2,0, а не наночастиц карбидов TiC, ZrC, HfC, VC с ГЦК-кристаллической структурой. При аналогичном синтезе в системах Та—С и Nb—С наряду с кластерами Та„,С„ и "Ь,„С„, по составу близкими к М8С]2, образовывались в небольшом количестве нанокристаллические частицы МтС„ с т ~ п,

28

29

имеющие ГЦК-структуру. Между тем обычный плазмохимический синтез (без применения лазерного нагрева плазмы) позволяет получать только карбидные наночастицы. Таким образом, при газофазном синтезе в системах переходный металл—углерод возможно формирование двух структур — кубической и типа металлокарбогедренов. Поскольку первоначально в каждой системе М—С обычно обнаруживали кластеры (или частицы) только одного структурного типа, то можно было предположить, что избирательное образование той или иной структуры обусловлено их термодинамической стабильностью. Однако авторы [80] сообщили, что в результате синтеза при их экспериментальных условиях в системах Ti—С и V—С одновременно возникают кубическая МС (М|4С,3) и додекаэдрическая М8С,2 структуры. Большее образование кубических наночастиц по сравнению с МВС|2 происходило при малой мощности лазерного излучения. Предполагается, что формирование металлокарбогедренов может происходить путем фотодиссоциации кубических наночастиц, что свидетельствует о высокой устойчивости кластеров М8С |2 [80].

С учетом результатов [68—71, 80] естественно предположить, что возможные причины преимущественного образования карбидных ГЦК-наночастиц или молекулярных кластеров М8С,2 могут иметь и кинетическую природу. Правильный ответ на вопрос о причинах преимущественного образования той или иной структуры практически важен, так как позволяет сознательно получать необходимую кристаллическую модификацию наност-руктурного материала, т. е. реально осуществлять направленный синтез наноматериала.

Для разрешения этого вопроса исследовано образование кластеров Nb„,C„ в системе Nb—С [81] в зависимости от условий синтеза (концентрации углеродсодержащего реагента в газовой атмосфере, мощности излучения лазера). Для испарения прутка металлического ниобия, разогрева и поддержания плазмы использовали излучение Nb-лазера с длиной волны 532 нм. В качестве буферного газа применяли гелий, общее давление газовой смеси составляло от 0,4 до 0,65 МПа. Масс-спектры ионизированных кластеров Nb„C„+ снимали непосредственно с плазмы с помощью квадрупольного масс-спектрометра. Анализ полученных масс-спектров показал, что наночастицы с кубической структурой и с соотношением Nb : С = 1:1 (NbuC|3) образуются при относительно низкой (4 %) концентрации метана СН4 в гелии и мощности излучения 10—15 мДж/имп. При концентрации метана от 8 до 20 % и мощности излучения не менее 15 мДж/имп преимущественно образуются додекаэдрические частицы с соотношением Nb : С, близким к 1:2 (например NbMC2i,Nb|3C22 и т. д.). Интересно, что увеличение концентрации углеводородов сопровождается ростом кластеров. Так, при концентрации метана 8 % самыми крупными являются кластеры NbsC,2, а при концентрации, равной 20 %, появляются кластеры №>цС2|, Nb|2C22, Nb,3C22 и Nb]4C2v Аналогичный рост кластеров наблюдался при лазерном газофазном синтезе в системе Zr—С, где появлялись кластеры Zr,3C22, Zj^Qi и Zrl4C2, [82], что указывало на образование структур, представляющих собой сдвоенные додекаэдры.

На основе полученных результатов авторы [81] пришли к выводу, что металлокарбогедрены (в особенности крупные кластеры, состоящие из двух или более соединенных между собой додекаэдров) образуются в условиях высокой концентрации углеводорода и большой мощности лазерного излучения, способствующего дегидрогенизации углеводорода, т. е. при повышенном содержании углерода в плазме. Уменьшение его концентрации или понижение мощности излучения снижают содержание углерода в плазме, вследствие чего при относительном дефиците углерода образуются карбидные наночастицы МС с ГЦК-структурой, в которых содержание углерода меньше, чем в молекулярных кластерах МШС„. Из этого ясно, что в условиях газофазного синтеза образование в системах М—С кубических или додекаэдрических структур в большей степени определяется кинетическими, а не термодинамическими факторами.

В целом плазмохимический синтез с разными способами создания плазмы — один из наиболее перспективных методов получения разнообразных наноструктурных материалов.

1.3. ОСАЖДЕНИЕ ИЗ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ

Обычный способ получения наночастиц с помощью коллоидных растворов заключается в их синтезе из исходных реагентов раствора и прерывании реакции в определенный моме

страница 12
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы 3ds max
часы appella swiss made 1943 цена
Гарант Блок Люкс 022
посуда для индукционной плиты в спб

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)