34
реагируют, и образуется высокодисперсный сухой порошок, который
собирается на фильтре.
Критические параметры воды: Т
к
= 374
0
С; Р
к
= 22МПа.
Поэтому при
использовании водных растворов температура и давление раствора должны
быть выше этих значений. Для создания таких условий используется
автоклав. Высокодисперсные оксидные
порошки методом быстрого
расширения сверхкритических флюидных растворов (RESS) синтезируют на
RESS-установке (рис. 8), все узлы и соединительные капилляры которой,
находящиеся в контакте с водными растворами, выполнены из нержавеющей
стали.
Рис. 8. Принципиальная схема лабораторной RESS-установки.
(1)-ручной насос; (2)-мембранный компрессор; (1*)-сосуд с дистиллиров.
водой (2*)-сосуд с маслом; (3)-манометры; (4)- вентили; (4*)-вентиль тонкой
регулировки; (5)-автоклав; (6)-сверхкритическая линия; (7)-печь перед
распыляющим соплом; (8)-распыляющее сопло; (9)-приемная камера; (10)-
форвакуумный насос; (11)-фильтр для сбора порошка; (12)-водяной
холодильник; (13)-ловушка с жидким азотом
В лабораторных условиях, автоклав из нержавеющей стали (5) емкостью
300 мл заливают доверху определенным количеством рабочего раствора,
содержащего нитраты металлов в стехиометрических соотношениях
(концентрация 0.04 – 0.10 М). Из сосуда (1*) с
помощью насоса высокого
давления (2) в автоклав (5) закачивают дистиллированную воду, создавая
35
давление до 100 МПа, и через фильтр и регулирующий вентиль (4*) раствор
из автоклава вытесняют в сверхкритическую линию, представляющую собой
6-ти метровый капилляр из нержавеющей стали (6), (внешний диаметр 4 мм и
внутренний - 0,6 мм) свернутый в виде
спирали и помещенный в печь, в
которой раствор нагревается до температуры 350-500
0
С. Сверхкритическая
линия заканчивается печью (7) и распыляющим соплом (8), имеющим
отверстия диаметром от 100 до 200 мкм. Скорость распыления раствора 10
мл/мин.
Метод быстрого расширения сверкритических флюидных растворов
является крайне неравновесным: в RESS-процессе пересыщение снимается за
10
-5
– 10
-7
сек (время перехода сверхкритического
флюида в докритический
газ).
Данным методом получены многие сложные оксиды, например
нанокристаллические порошки ферритов цинка (d=18 нм) и никеля (d=20
нм). Синтез проводили из кислых растворов
соответствующих нитратов с
общей концентрацией 0,05 М. Порошок, полученный после расширения
сверхкритических растворов, содержал 30-50% продукта, а
также
непрореагировавшие простые оксиды. Для полного превращения в продукт
порошок далее отжигали при 400 – 700
0
С в течение 1 часа, в результате чего
получали чистые нанопорошки ZnFe
2
O
4
и NiFe
2
O
4
.
RESS-методом получен также высокотемпературный сверхпроводник
состава YBa
2
Cu
3
O
7-x
.
Достарыңызбен бөлісу: