Синтез и изучение химико-физических свойств поверхности ультрадисперсных частиц Al

• Автор: Кусков, Михаил Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Методы получения и исследования свойств УДП
металлов
1.1. Методы получения УДП
1.1.1. Физические методы
1.1.2. Химические методы
1.2. Теоретические основы методики получения нанометровых частиц металлов методом конденсации в потоке (метод Гена-Миллера)
1.3. Методы исследования УДП
1.4. Теоретические основы метода температуропрограммируемой десорбции (ТПД)
1.5. Литературные данные о свойствах УДП
Рисунки к главе
Глава 2. Получение и отбор проб УДП металлов
2.1. Установка для получения УДП металлов
2.2. Связь условий получения и распределений по размерам частиц УДП металлов
2.3. Методика отбора проб для просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)
2.4. Методика отбора проб для изучения химико физических свойств УДП
Рисунки к главе
Глава 3. Установка для масс-спектрального изучения химикофизических свойств УДП металлов
3.1. Установка для исследования химико-физических свойств УДП металлов
3.2. Методика проведения экспериментов с пробными
газами
Рисунки к главе
Глава 4. Изучение химических свойств наночастиц металлов

4.1. Изучение реакции паров воды с наночастицами

4.2. Изучение реакции углекислого газа с наночастицами

4.3. Поиск путей получения органических покрытий на поверхности частиц А1
4.3.1. Изучение реакции молекул ГМДС с наночастицами

4.3.2. Изучение реакции паров уксусной кислоты с наночастицами А1

4.3.3. Изучение реакции молекул акриловой кислоты с наночастицами А1
4.3.4. Сравнение защитных свойств органических покрытий
на поверхности УДП А1
Рисунки к главе
Глава 5. Обсуяедение результатов
Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1 к диссертации

Введение.
Одной из быстро развивающихся областей фундаментальной и прикладной науки в настоящее время можно считать исследование уникальных свойств различных материалов, прежде всего металлов и оксидов металлов, которые они приобретают в наноразмерном (ультрадисперсном) состоянии (1...100 нм) [1]. Считается, что композиционные материалы, полученные путем введения наноразмерных частиц в матрицу какого-либо вещества, будут обладать уникальными свойствами и могут широко использоваться для решения различных задач. Приложение подобных материалов: каталитические и сенсорные системы, высокоэнергетичные топлива, материалы для электроники, структуры для хранения информации, преобразование излучений различной энергии, новые лекарственные средства.
Фундаментальный интерес к наноразмерным частицам связан с очень большой удельной поверхностью таких частиц, а также с квантовыми эффектами, проявляющимися у частиц, содержащих менее нескольких тысяч атомов.
Одним из наиболее серьезных препятствий на пути использования уникальных физических и химических свойств наночастиц при создании реальных материалов являются их очень высокая склонность к агломерации при контакте друг с другом и быстрая потеря первоначальных химических свойств поверхности (например, при контакте с воздухом) из-за очень высокой ее химической активности и, как результат, потеря первоначальных характеристик. Необходимо отметить, что имеется ряд применений субмикронных частиц, для которых важна удельная поверхность и наличие спаек между частицами не играет существенной роли (например, криогенные теплообменники).
В настоящее время известно достаточно большое количество различных методов получения, исследования, снижения агломерации и стабилизации свойств поверхности наночастиц металлов (см., например, [2-5]).
Одной из особенностей подавляющего большинства работ является то, что исследователи имеют дело либо с ансамблем частиц, «стабилизированных»

рам, близкое к логарифмическо-нормалыюму, и близкую к сферической форму частиц. Чистота УДП соответствует чистоте исходного материала из-за отсутствия контакта капли металла с другими веществами, за исключением инертного газа.
Данная технология была использована для получения следующих материалов:
1. УДП различных металлов;
2. УДП двойных сплавов заданного состава (0 - 100%) с частицами в состоянии твердого расплава, при условии, что давления паров компонентов отличаются не более, чем в 100 раз;
3. УДП некоторых интерметаллических соединений;
4. УДП оксидов.
Удельная поверхность получаемых порошков лежит в области значений 1 - 100 м2/г.
В Таблице 1 представлены УДП металлов, их оксидов и сплавов, полученные в лаборатории М.Я. Гена.
Таблица 1 Ультрадисперсные порошки металлов, оксидов металлов и сплавов, полученные в ИХФ им. Н.Н. Семенова в лаборатории М.Я. Гена.
Вещество Средний диаметр частиц nm Производи- тельность г/час Вещество Средний диаметр частиц nm Производи- тельность г/час
Металлы Металлы
Ag 100...200 70 А1
Bi 120 100 Со
Cu 30...150 30 Fe
Gd 100 1 In
Mg 120 100 Mn
Ni 20...100 20 Pb
Sn 40...100 50 Ti
Zn 100 50

Оксиды Оксиды
CoO 50 20 CuO
NiO 50 20 Sn02
ZnO 130 50 NiFe204
gAl2C>3 50...150 100 gFe203