Синтез и исследование ультрадисперсных порошков меди и создание композиций на их основе

• Автор: Сименюк, Галина Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 142 с. : ил.

1. Синтез, свойства и стабилизация поверхности ультрадисперсных порошков меди и создание композиций на их основе

обзор литературы.

1.1. Методы синтеза и характерные свойства УДП меди

1.1.1. Характерные особенности и свойства кластеров и ультрадисперсных нано частиц металлов

1.1.2. Химические методы получения медных порошков.

1.1.2.1. Термохимическое и фотохимическое разложение соединений меди.

1.1.2.2. Химическое восстановление соединений меди

1.2. Основные принципы стабилизации УДГ1 металлов.

1.2.1. Стабилизация в растворах ПАВ.

1.2.2. Стабилизация полимерами

1.2.3. Химическая стабилизация поверхности УДП металлов для электропроводящих паст

1.3. Электрофизические свойства ультрадисперсных материалов и методы их регулирования.
1.3.1. Влияние металлического наполнителя на свойства полимеров
1.3.2. Особенности электропроводности ультрадисперсных материалов
1.3.3. Процессы переноса в системе металлдиэлектрик
1.3.4. Зависимость электропроводности от способа введения металлического наполнителя в полимерную матрицу
2. Экспериментальная часть
2.1. Реагенты и их очистка.
2.2. Методики исследования
2.2.1. Получение УДП меди химическим восстановлением из растворов
2.2.1.1. Восстановление соединений меди глицерином
2.2.1.2. Термолиз комплексов сульфата меди с глицерином в
присутствии инициаторов органических кислот
2.2.1.3. Получение ультрадисиерсиых порошков меди восстановлением се солеи гипофосфитом натрия и фосфорноватистой кислотой
2.2.1.4. Восстановление солей меди .аскорбиновой кислотой
2.2.1.5. Восстановление Оглюкозой.
2.2.1.6. Восстановление гидразином.
2.2.2. Исследование физикохимических свойств порошков меди
2.2.3. Изучение адсорбции стеариновой кислоты на поверхности УДП меди
2.2.4. Получение электропроводящих композиций
3. Синтез и химическое модифицирование поверхности ультрадисиерсиых порошков меди
3.1. Исследование влияния природы восстановителя.
3.2. Влияние природы соли меди.
3.3. Влияние модификаторов на свойства УДП меди
3.4. Влияние природы растворителя на условия получения,
стабильность и электропроводность УДП меди.
3.5. Стабилизация ультрадисперсных порошков в растворе.
4. Влияние природы полимерной матрицы и стабилизаторов на свойства электропроводящих композиций на основе меди
4.1. Влияние природы полимерной матрицы.
4.2. Влияние различных стабилизаторов на электропроводность
композиций
Выводы
Рекомендации по использованию научных результатов.
Библиографический список использованной литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


В центре кластера появляется все больше внутренних слоев, упаковка которых начинает соответствовать структуре данного компактного металла. Таким образом, уникальные свойства активированная электропроводность, повышение температуры перехода в сверхпроводящее состояние, экранирование электромагнитного излучения и другие проявляются у УДП с размерами частиц до нм , что и делает их интересным объектом для дальнейших исследований. У частиц более нм доля поверхностных атомов ничтожно мала 2, а, следовательно, и влияние поверхностной энергии незначительно. Для таких частиц внутренняя структура, как правило, соответствует строению кристаллов данного металла, несмотря на то, что свойства их все еще отличаются от свойств массивного металла . С увеличением размера кластера происходит постепенный переход от свойств кластера к свойствам массивного металла ,. Основными химическими методами получения УДП металлов, в том числе и меди, являются термическое и фотохимическое разложение соединений металлов и восстановление в растворе в присутствии стабилизаторов . Варьируя природу восстановителя, методы стабилизации и условия процесса получения, можно в широких пределах регулировать размер от нескольких ангстрем до нескольких микрон и форму частиц, а, следовательно, и целенаправленно изменять их свойства. К настоящему времени разработано достаточно большое количество химических способов получения УДП меди 4,,, однако многие из них не дают возможности получения частиц менее 0 нм 7,8,,. В зависимости от природы исходного соединения, условий среды фазовый состав, температура, атмосфера и так далее удается в широких пределах варьировать дисперсность, форму частиц и количество примесей в получающихся УДП. Синтез порошков меди разложением их карбоксилатов изучен достаточно подробно 2,4,. Разложение тартратов и цитратов , идет при более высокой температуре С. В действительности, пиролиз карбоксилатов представляет собой очень сложный процесс 2, так как продукты разложения Н2, С, СО и другие взаимодействуют друг с другом, с исходными реагентами и с образующимися порошками меди. В результате могут образовываться органические кислоты, эфиры и другие вещества, также взаимодействующие с металлической фазой. При проведении термолиза в инертной Аг или в восстановительной Н2 или СО атмосфере значительно снижается количество примесей в УДП. Факторы, определяющие термическую стабильность карбоксилатов металлов, включают радиус, электроотрицатслыюсть, энергию ионизации катиона характер связи М0 и др. Термолиз металла органических соединений
СиНСг2Н Си 2СТ Н2 2Н СС2О4 Си 2С
1. Природа катиона также влияет на дисперсность. Так, при разложении формиата Си получаются частицы округлой формы нм, а формиатов 1 и Со УДП в виде губки с размерами частиц 0 и им, соответственно ,. В работах Ю. И. Химченко и других авторов исследовано разложение моноэтаноламинных МЭА , и этилендиаминных комплексов СиИ. Присутствие аминов во внутренней координационной сфере способствует снижению температуры термолиза. Природа аниона и амина влияют также на форму частиц, фазовый состав поверхности и количество примесей в УДП меди . При разложении формиатных комплексов меди образуются овальные округлые частицы азотнокислых глобулярные образования с развитой поверхностью комплекса СиМЭА2И гексагональные кристаллы меди. При термическом разложении малорастворимых комплексов меди с алкилоамидами например, СиА1ат4НСОО2, где А1ат С7Нз5СОННСНОН получаются УДП меди нм, не оседающие в минеральных маслах, для смазочных материалов. Проведение термолиза соединений металлов в растворах или расплавах полимеров , или в неполярных растворителях с температурой кипения выше температуры пиролиза 2,4, способствует повышению дисперсности и стойкости к окислению УДП меди. Таким образом, термическое разложение металлоорганических соединений в большинстве случаев не даст возможности получения чистых УДП металлов в них присутствуют оксиды, карбиды, а в ряде случаев еще и углерод сажа. Вследствие чего данные УДП невозможно применять для изготовления композиций с электропроводностью, близкой к металлической.