Метод быстрого расширения сверхкритических флюидных

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
. 

жүктеу/скачать 2.32 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: