Разработка основ технологии получения нанокомпозита FeNi3/C на основе полиакрилонитрила, FeCl3×6H2O и NiCl2×6H2O под действием ИК нагрева

• Автор: Костикова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Современное состояние методов синтеза нанокомпозита Ее№з/С. Особенности

и перспективы развития (литературный обзор)

1.1. Методы синтеза наночастиц Ре№з в композитах

1.1.1 Химические методы синтеза наночастиц Ре№з

1.1.2 Физические методы синтеза наночастиц РеКПз

1.2. Физико-химические и магнитные свойства наночастиц Ре№з в композитах

1.2.1. Анализ фазовой диаграммы Ре->Л

1.2.2. Магнитные свойства наночастиц РеХПз в композитах, полученных разными

методами
1.3. Синтез наночастиц Ре№з в полиакрилонитриле
1.3.1. Особенности стабилизации наночастиц Ре№з в полиакрилонитриле
1.3.2. Ускоряющий эффект ИК нагрева
1.4. Перспективы использования нанокомпозита РеХПз/С в качестве радиопоглощающего
материала
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. Контролируемый синтез нанокомпозита ЕеЭДз/С с помощью ИК нагрева
полиакрилонитрила, ЕеС1з-6Н20 и №С12'6Н
2.1. Методика получения нанокомпозита РеКНз/С при помощи ИК нагрева композита
РеСЬ-бНзО/ЫЮЬ-бНгО/ПАН
2.1.1. Выбор исходных компонентов для синтеза нанокомпозита Ре№з/С
2.1.2. Установки ИК нагрева «ФОТОН» и ()НС-Р610СР
2.1.3. Методика получения нанокомпозита РеРЛз/С при помощи ИК нагрева композита РеСЬ • 6Н20/№С)2 • 6Н20/П АН
2.2. Термодинамический анализ реакций, происходящих в процессе получения
нанокомпозита Ре№з/С при ИК нагреве
2.3. Исследование химических превращений в композите РеС1з-6Н20/№С12'6Н20/ПАН методом УФ спектроскопии

2.4. Структурные превращения в нанокомпозите Ре14із/С при ИК нагреве
2.4.1. Зависимость фазового состава в нанокомпозите РеІМіз/С от температуры ИК нагрева
2.4.2. Зависимость фазового состава в нанокомпозите Ре№з/С от продолжительности ИК нагрева
2.4.3. Зависимость фазового состава в нанокомпозите РеКПз/С от концентраций РеСЬ 6Н20 и ИіС12-6Н,
2.4.4. Зависимость фазового состава в нанокомпозите РеКІіз/С от стадии ИК нагрева композита РеС1з-6Н20/ИіС12-6Н20/ПАН при 200 °С
2.5. Зависимость структуры и морфологии нанокомпозита Ре№з/С от условий синтеза
2.6. Влияние температуры синтеза на химический состав нанокомпозита РеМіз/С
2.7. Исследование термостабильности структуры углеродного материала на основе термообработанного полиакрилонитрила и нанокомпозита РеТЛз/С в зависимости от концентрации N
2.8. Исследование химических превращений в нанокомпозите РеИі2/С методом ИК спектроскопии
2.9. Исследование структуры углеродной матрицы нанокомпозита РеИіз/С методом комбинационного рассеяния света
2.10. Кинетика и механизм гетерогенных химических реакций под действием ИК нагрева в нанокомпозите Реї4із/С
2.11. Контролируемый синтез нанокомпозита Ре№з/С с помощью ИК нагрева полиакрилонитрила, РеСЬ-6Н20 и №С12-6Н
2.12. Выводы
ГЛАВА 3. Свойства нанокомпозита Ре№з/С, полученного при ИК нагреве полиакрилонитрила, РеСЬ'бНгО и МСЬ-бНгО
3.1. Зависимость электрофизических свойств нанокомпозита РеРЛз/С от условий синтеза
3.1.1 Зависимость удельной электропроводности нанокомпозита РеРЛз/С от
температуры ИК нагрева
3.1.2. Зависимость удельного сопротивления нанокомпозита РеРЛз/С от исходных концентраций РеС1з 6Н20 иРЛС12-6Н
3.2. Влияние условий синтеза на магнитные свойства нанокомпозита РеРЛ3/С

3.2.1. Влияние температуры синтеза на магнитные свойства нанокомпозита Ре№3/С
3.2.2. Влияние исходной концентрации РеСЬбРЬО и МІСІї-бІЬО на магнитные свойства нанокомпозита Ре1Чі3/С
3.3. Исследование микротвердости и модуля упругости нанокомпозита Ре№з/С
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Применение нанокомпозита Ге№3/С на основе полиакрилонитрила, РеС13-6Н20 и ІУіС12-6Н20, полученного под действием ИК нагрева
4.1. Применение нанокомпозита Ре№3/С в качестве дисперсного компонента
электромагнитного экрана
4.1.1. Разработка радиопоглощающих материалов на основе нанокомпозита Ре№3/С
4.1.1.1. Эффективность поглощения электромагнитной энергии дисперсным компонентом на основе нанокомпозита Ре№3/С
4.1.1.2. Обоснование требований к конструкционным материалам, поглощающим электромагнитное излучение СВЧ диапазона
4.1.1.3. Разработка конструкций образцов радиопоглощающих материалов на основе нанокомпозита Ре№3/С
4.1.2. Методика измерения коэффициента отражения электромагнитной волны дисперсного компонента на основе нанокомпозита Ре№3/С с помощью панорамного измерителя коэффициента стоячей волны и ослабления по напряжению (КСВн)
4.1.3. Зависимость коэффициента отражения электромагнитной волны для радиопоглощающего материала от условий получения дисперсных компонентов на основе РеїМіз/С
4.1.3.1. Зависимость коэффициента отражения радиопоглощающего материала от количества слоев радиопоглощающего состава на основе нанокомпозита Ре№3/С
4.1.3.2. Зависимость коэффициента отражения радиопоглощающего материала на основе нанокомпозита Ре№3/С от ориентации сотовой структуры модельного образца
4.1.3.3. Влияние условий синтеза нанокомпозита Ре№3/С на коэффициент отражения радиопоглощающих материалов на их основе
4.2. Применение нанокомпозита РеМі3/С в качестве катализатора для роста углеродных

1.3.2. Ускоряющий эффект ИК нагрева
Метод ИК нагрева позволяет сочетать преимущества методов образования наночастиц металлов в полимерах с помощью термического разложения соединений металлов и восстановления полученных ионов металлов Нг, выделяющимся при пиролизе полиакрилонитрила (ПАН), и самоорганизации молекулярной структуры полимера. Таким образом проявляется синергетический эффект ИК нагрева. Под действием ИК нагрева пиролиз композитов на основе ПАН и металлов Со, Ие, Си, А1, №, полупроводника и их соединений происходит значительно быстрее по сравнению с резистивным нагревом [48,49]. Технология получения металлоуглеродных нанокомпозитов с использованием ИК нагрева основывается на квантовомеханической теории кинетики мономолекулярных реакций, которая показывает, что константа скорости к этих реакций зависит от заселенности N возбужденных колебательных уровней молекулы. Отношение кг/к 1, где кг и к| представляют константы скорости для первого возбужденного (и;) и нулевого (ио) колебательных состояний молекулы, соответственно, пропорционально отношению заселенности обоих колебательных уровней и экспоненциально зависит от разности колебательных энергий АЕ=Ео|-Е.ио .

1*^ ехр _ 2 кТ
^ехр А кТ

АЕ кТ
(1.2)
Если, например, ДЕ=0,36 эВ (уио->и|=2900 см'1), высота барьера Е|=2 эВ, Т=200°С, то при условии, что М|«Мо, получаем кг/к]=6103, т.е. скорость реакции при неравновесном возбуждении возрастает больше, чем на три порядка. ИК лазеры предлагают реальные технические возможности получить необходимый поток фотонов, равный 1,5-1027 фотон/см2 для осуществления подобного ускорения реакций. Следует отметить, что высокое значение требуемой мощности излучения основано на предположении, что N[/N0 —> 1, В действительности в условиях необратимой
мономолекулярной реакции А-»В даже относительно малое, но уже термически неравновесное значение N(/N0 может заметно повысить эффективность реакции [50-52].
В случае ИК нагрева для химических превращений требуются время и температура существенно меньшие, чем для резистивного нагрева [50-531. Увеличение реакционной способности колебательно-возбужденных молекул можно объяснить уменьшением