химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

нт времени [83—87], после чего дисперсная система переводится из жидкого коллоидного состояния в дисперсное твердое. Так, на30

31

некристаллические порошки сульфидов получают с помощью реакции сероводородной кислоты H2S или сульфида Na2S с водорастворимой солью металла. Например, нанокристаллический сульфид кадмия CdS получают при осаждении из раствора перхлората кадмия и сульфида натрия; рост размеров наночастиц прерывают скачкообразным увеличением рН раствора. Образование металлических или полупроводниковых кластеров возможно внутри пор молекулярного сита (цеолита). Изоляция кластеров внутри пор сохраняется при нагреве до весьма высоких температур. Например, полупроводниковые кластеры (CdS)4 синтезированы внутри полостей цеолитов [88]. Анализу свойств кластеров, полученных в ультратонких каналах, в частности в порах цеолитов, посвящен обзор [89].

Среди всех методов получения изолированных наночастиц и нанопорошков метод осаждения из коллоидных растворов обладает наиболее высокой селективностью и позволяет получать стабилизированные нанокластеры с очень узким распределением по размерам, что весьма важно для использования наночастиц в качестве катализаторов или в устройствах микроэлектроники. Основная проблема метода осаждения из коллоидных растворов связана с тем, как избежать коалесценции наночастиц.

Химический синтез больших металлических кластеров с использованием коллоидных растворов подробно рассмотрен в [90]. Существуют различные химические приемы получения наночастиц в коллоидных растворах, однако в любом случае необходимо защитить частицы, чтобы предотвратить их коалесцен-цию. Стабилизация коллоидных частиц и кластеров достигается с помощью молекул лиганда. В качестве лигандов используют различные полимеры. Схематическая реакция получения стабилизированного лигандом металлического кластера М„ имеет следующий вид:

rnL

пМ+ + гиг н> М„ -»M„Lm, (1.3)

где L — молекула лиганда. Полученные таким способом металлические кластеры золота, платины, палладия могут содержать от 300 до 2000 атомов. Металлические кластеры имеют кубическую или гексагональную плотноупакованную структуру. В них центральный атом окружен несколькими оболочками, число атомов в которых равно 10F + 2 (к— номер оболочки), т. е. первая оболочка содержит 12, вторая — 42, третья — 92 атома и т. д. В кластерах, стабилизированных лигандами, можно выделить металлическое ядро, в котором ближайшими соседями атома металла являются только металлические атомы, и внешнюю оболочку из металлических атомов, частично связанных с молекулами лиганда. Металлические кластеры, состоящие из 55 атомов, размещенных в двух оболочках, являются, видимо, наименьшими по размеру частицами, еще сохраняющими часть свойств металла; однако сканирующая туннельная спектроскопия свидетельствует о расщеплении электронных уровней в таких частицах при комнатной температуре.

Гидролиз солей металлов используют для получения коллоидных частиц оксидов [91—93]. Например, нанокристаллические оксиды титана, циркония, алюминия, иттрия можно получить гидролизом соответствующих хлоридов или гипохлоритов. Тонкодисперсный оксид титана получают также гидролизом ти-танил-сульфата с последующим прокаливанием аморфного осадка при 1000—1300 К. Для стабилизации коллоидных растворов во избежание коагуляции наночастиц используют полифосфаты, амины, гидроксильные ионы.

Коллоидные растворы полупроводниковых оксидных и сульфидных наночастиц непосредственно (без осаждения) применяются в фотокаталитических процессах синтеза и деструкции органических соединений, разложения воды. Для получения высокодисперсных порошков осадки коллоидных растворов, состоящие из агломерированных наночастиц, прокаливают при 1200— 1500 К. Например, высокодисперсныг порошок карбида кремния (d ~ 40 нм) получают гидролизом органических солей кремния с последующим прокаливанием в аргоне при 1800 К [94]. Для получения высокодисперсных порошков оксидов титана и циркония довольно часто используется осаждение с помощью окса-латов.

Для создания высокодисперсных порошков из коллоидных растворов применяется также криогенная сушка. Раствор распыляется в камеру с криогенной средой и вследствие этого замерзает в виде мелких частиц. Затем давление газовой среды понижают так, чтобы оно было меньше, чем равновесное давление над замороженным растворителем, и нагревают материал при непрерывной откачке для возгонки растворителя. В результате

32

33

образуются тончайшие пористые гранулы одинакового состава, прокаливанием которых получают порошки.

К методам осаждения можно отнести также предложенный авторами [95, 96] способ получения нанокристаллических композиций из карбида вольфрама и кобальта, предназначенных для изготовления твердых сплавов. Коллоидные растворы солей вольфрама и кобальта высушивали распылением, затем полученный порошок подвергали низкотемпературному карботер-мическому восстановлению во взвешенном слое, благодаря чему сохранялась высокая дисперсность. Для торможения роста зерен и уменьшения растворимо

страница 13
< 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 графического дизайна в выходные
котел на дизтопливе для отопления частного дома цена
отрихтовать дверь цена в балашихе
Delice купить

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
(05.12.2016)