Умкд "Методы получения наноразмерных материалов"
жүктеу/скачать 2.32 Mb. Pdf көрінісі
|
|
1.3.4. Пиролиз полимерно-солевых композиций Метод основан на проготовлении полимерно-солевых композиций с их последующим термическим разложением, в результате которого выделяется большое количество газа, что приводит к образованию мелкодисперсного продукта. В качестве солевых компонентов используют термически неустойчивые соли органических кислот (ацетаты, формиаты, тартраты и др.) и неорганических (в основном нитраты, реже сульфаты, галогениды). Для приготовления полимерной части используют поливиниловый спирт, полиакриламид, метилцеллюлозу. Рассмотрим подробнее методику приготовления нанопорошков этим методом на примере синтеза смешанных станнатов бария и РЗМ Ba 2 MSnO 6-x (M = Ce, La, Nd). Схема синтеза представлена на рис. 13. Рис. 13. Схема синтеза нанокристаллического продукта методом пиролиза полимера. Оксид РЗМ, хлорид олова (II), нитрат бария в стехиометрических соотношениях помещают в раствор азотной кислоты (азотная кислота 47 необходима для растворения оксида редкоземельного металла) и перемешивают до полного растворения. Органический полимерный комплекс, содержащий ионы бария, олова и РЗМ, был приготовлен добавлением в исходный раствор лимонной кислоты и затем этиленгликоля (соотношение 1:1). При этом соотношение количества лимонной кислоты к общему количеству ионов металлов составило 3:1, что связано с тем, что металлы образуют комплекс с лимонной кислотой состава MK 3 (М - металл, К – лимонная кислота). После добавления в раствор этиленгликоля проводят нагревание до температуры 100 0 С, при которой происходит образование прозрачного раствора, затем – до 200 0 С, при которой идет реакция полиэтерификации за счет взаимодействия свободных карбоксильных групп лимонной кислоты и гидроксильных групп этиленгликоля, в результате чего образуется твердая полимерная резина. При температуре выше 400 0 С полимерная структура разрушается и образуется продукт разложения - пепел. Для выжигания из него микрочастиц углерода пепел отжигают при 550 0 С. Образующийся полупродукт содержит смесь простых оксидов и продукта – сложного оксида. Для полного превращения полупродукта в синтезируемый сложный оксид проводят его отжиг при температуре 750 0 С. Размер частиц порошков, полученных по этой методике, составляет 15 -16 мкм (рис. 14). 48 Рис. 14. ПЭМ-изображение нанокристаллов: а) Ba 2 CeSnO 6 ; б) Ba 2 LaSnO 5,5 ; в) Ba 2 NdSnO 5,5 , полученных методом пиролиза полимера. 49 Отжиг при более высокой температуре приводит к укрупнению частиц, но даже при 1200 0 С размер частиц не превышает 35 нм. В литературе также описано получение пиролизом полимерно-солевой композиции твердого раствора BaPr 0,7 Ga 0,3 O 3-δ . В данном случае в качестве исходных материалов использовали оксиды неодима и празеодима и карбонат бария. После растворения их в азотной кислоте добавляли этилендиаминтетрауксусную кислоту, нейтрализовали раствор аммиаком, после чего добавляли полимер - акриламид и бисакриламид. Смесь нагревали до 80 0 С, при этой температуре буквально за несколько секунд происходила полимеризация, в результате которой образовывался полимерный гель. Гель нагревали до полного обезвоживания, после чего отжигали 10 часов при температурах 900 - 1000 0 С для выжигания частиц углерода и завершения синтеза. В результате получили нанопорошок с размером частиц не более 90 нм, рис. 15. Рис. 15. Нанопорошок BaPr 0,7 Ga 0,3 O 3-δ , полученный методом пиролиза акриламидного полимера после отжига при 1110 0 С в течение 30 часов. 50 Преимущество метода пиролиза полимерно-солевых композиций состоит в том, что он позволяет синтезировать очень мелкие однофазные порошки, приготовление которых обычно или не требует дополнительного отжига, или отжиг проводят при умеренных температурах и небольших временах. Размер частиц порошков варьируется от 60 до 100 нм. Для данного метода характерна невысокая температура синтеза, он экспрессен и прост в проведении. жүктеу/скачать 2.32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|