Умкд "Методы получения наноразмерных материалов"
жүктеу/скачать 2.32 Mb. Pdf көрінісі
|
|
1.1.3. Гидротермальный метод В последние годы для получения нанокристаллических оксидных материалов все более широкое применение находит гидротермальный метод, который позволяет управлять морфологией дисперсного продукта за счет варьирования параметров проведения процесса (температуры, концентрации раствора, продолжительности процесса и так далее). Сущность гидротермальный метод заключается в нагревания солей, оксидов или гидроксидов металлов в виде раствора или суспензии при повышенной температуре (обычно до 300 0 С) и давлении (около 100МПа). При этом в растворе или коллоидной системе происходят химические реакции, приводящие к образованию продукта реакции – простого или сложного оксида. Гидротермальный синтез проводят в автоклавах, чаще футерованных тефлоном, объемом 50-300 мл. Продолжительность обработки 25 варьируется от 10 мин до 24 час. Высокое давление увеличивает температуру кипения, поэтому процесс можно проводить при более высокой температуре, чем в водных растворах при атмосферном давлении. С увеличением температуры увеличивается растворимость веществ, осаждение продукта реакции происходит медленнее, кристаллы продукта получаются более мелкими, чем при осаждении в обычных условиях. Гидротермальный синтез проводят в двух режимах: 1) для синтеза оксидных порошков методом высокотемпературного гидролиза используют водные растворы соответствующих нитратов (0,01-4,0 М) с pH от 0.1 до 2.0; 2) при гидротермальной обработке гелей гидроксидов их соосаждение проводят из растворов соответствующих нитратов (0,25-0,50 М) добавляя раствор аммиака (гидроксида натрия) при интенсивном перемешивании магнитной мешалкой до величин рН в интервале от 6,0 до 12,0. После автоклавирования реакционный сосуд охлаждают до комнатной температуры. Продукт гидротермального синтеза отделяют от маточного раствора фильтрованием на стеклянном фильтре и центрифугированием, после чего промывают несколько раз дистиллированной водой и высушивают при 80-100 0 С. В литературе описана методика гидротермального синтеза многих простых и сложных оксидов. Например, для синтеза в гидротермальных условиях нанокристаллических порошков ферритов цинка ZnFe 2 O 4 , феррита никеля NiFe 2 O 4 и никель-цинковых ферритов состава Ni 0,2 Zn 0,8 Fe 2 O 4 и Ni 0,5 Zn 0,5 Fe 2 O 4 была использована методика, основанная на предварительном соосаждении аммиаком соответствующих аморфных гидроксидов (при оптимальной, предварительно установленной для всех систем величине рН = 8.0) с последующей гидротермальной обработкой геля. По этой методике были синтезированы нанокристаллические (d = 10-20 нм, рис. 6) образцы никель-цинковых ферритов состава Zn x Ni 1-x Fe 2 O 4 (x=0, 0.5, 0.8, 1) 26 Рис. 6. Электронные микрофотографии (ПЭМ) нанокристаллических образцов ферритов: а) ZnFe 2 O 4 , б) Ni 0.2 Zn 0.8 Fe 2 O 4 . Согласно имеющимся сведениям, гидротермальным методом был проведен синтез нанокристаллических порошков различных модификаций ZrO 2 и TiO 2 с размерами частиц от 3 до 30 нм; CaWO 4 с размером частиц 20- 40 нм. CaWO 4 был получен по реакции CaCl 2 (водн.) + Na 2 WO 4 (водн.) ⎯ ⎯ ⎯ → ⎯ =9 , 3 pH NH CaWO 4 ↓ + 2NaCl (17) в среде этиленгликоля или полиэтиленгликоля. Гидротермальный метод получил широкое развитие в последнее десятилетие благодаря сравнительной простоте и дешевизне (из оборудования необходим только автоклав) и возможности получения практически монодисперсных нанопорошков с размером частиц в единицы нанометров. жүктеу/скачать 2.32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|