АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Физические конденсационные методы получения нанодисперсных систем. Метод молекулярных пучков. Аэрозольный метод.

Получение дисперсных частиц с заданными свойствами - определенного размера, формы, структуры, поверхностных свойств и т.д. являются фундаментальной задачей коллоидной химии и нанотехнологии. В настоящее время разработан большой набор физических и химических методов, которые позволяют достаточно гибко регулировать их размер и форму. Принципиально все методы синтеза наночастиц можно разделить на две большие группы, формирующихся по принципу «синтеза сверху» и «синтеза снизу». К группе методов, объединенных по принципу «сверху» относятся в основном физические методы, к которым относятся различные варианты диспергирования и агрегации. Получение частиц путем укрупнения отдельных атомов или молекул, который отражает подход «синтез снизу», относится к химическим методам: химическое, фотохимическое и радиационное восстановление, реакции в нанореакторах.

Физические конденсационные методы. Основной принцип получения дисперсных частиц с использованием методов этой группы заключается в выделении частиц новой фазы из пара (при конденсации) или из жидкости (при кристаллизации). Образование дисперсных частиц происходит в результате фазового перехода первого рода. Необходимое условие физической конденсации состоит в отклонении исходной гомогенной системы (пара или жидкости) от состояния термодинамического равновесия, что достигается соответствующим изменением температуры или давления. Например, изменение температуры и давления используют для получения аэрозолей. Так, в системе, содержащей насыщенные пары воды, при понижении температуры образуется туман. В камере Вильсона образование тумана происходит при адиабатическом расширении воздуха, насыщенного парами воды, что вызывает переохлаждение системы и образование капелек воды. Для получения металлических наночастиц широко применяют двухстадийные физические методы. Первая стадия заключается в диспергировании металла до атомных размеров с образованием пара, вторая стадия состоит в последующей конденсации этих паров и образовании наночастиц. Существует несколько вариантов этой методики.

Метод молекулярных пучков. Исходное вещество помещают в вакуумную камеру с узким выходным отверстием (диафрагмой). После нагревания до достаточно высокой температуры вещество испаряется. Проходя через диафрагму, испарившиеся частицы образуют молекулярный пучок. Пучок направляют на подложку, на поверхности которой происходит конденсация пара с образованием дисперсных частиц или тонкого покрытия толщиной около 10 нм. Интенсивность пучка, а следовательно и скорость конденсации частиц на подложке, можно менять, варьируя температуру источника и равновесное давление пара над испаряемым материалом.

Аэрозольный метод. Металл испаряется в разреженной атмосфере инертного газа. При понижении температуры пары конденсируются и образуются дисперсные металлические частицы размером от 1 - 3 до 100 нм. Размер частиц определяется условиями конденсации (способом конденсации и давлением инертного пара-разбавителя). Аэрозольный метод используют для получения наночастиц металлов (железо, кобальт, никель, медь, серебро, золото, алюминий) и их соединений (оксиды, нитриды, сульфиды, хромосодержащих сплавов). При совместном испарении металлов, взятых в определенных стехиометрических пропорциях, в атмосфере инертного газа с небольшим содержанием кислорода можно синтезировать сложные оксиды и твердые растворы различного состава. Например, в литературе описано получение аэрозольным методом порошка люминофора Y2,82 Tb0,18 Ga2,5 Al2,5 O12 с размером частиц около 100 нм. Порошки, получаемые этим методом практически монодисперсны, что является большим достоинством метода.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 1165 | Нарушение авторских прав