1. Informații generale privind metodele de obținere a nanoparticulelor
2. Prepararea nanoparticulelor în faza gazoasă
2.1 Prepararea nanoparticulelor în procesul "evaporare-condensare"
2.2 Producția de nanoparticule în fază gazoasă
2.3 Prepararea nanoparticulelor prin reacții topochimice
2.4 Evacuarea gazului supersonic din duză
2.6 Descompunere și reducere termică
3. Prepararea nanoparticulelor în faza lichidă
3.1 Condensarea chimică
3.2 Precipitarea în soluții și topituri
3.3 Metoda sol-gel
3.4 Metoda electrochimică pentru obținerea nanoparticulelor
4. Prepararea nanoparticulelor folosind plasma
4.1 Sinteza plasmei chimice
4.2 Metoda de electroeroziune
4.3 Sinteza șocurilor sau detonărilor
5. Sinteza mecanochemică
6. Metode biochimice de obținere a nanomaterialelor
7. Sinteza cristo-chimică
7.1 Procese de bază ale nanotehnologiei criochimice
7.1.1 Pregătirea și dispersia soluțiilor
7.1.2 Înghețarea picăturilor de lichid
Studiul nanostructurilor a început intens cu aproximativ douăzeci de ani în urmă și ocupă deja un anumit loc în domeniul de aplicare. Deși cuvântul nanotehnologie este relativ nou, dispozitivele și structurile nanometrice nu sunt noi. De fapt, ele există pe Pământ la fel de mult ca și viața însăși.
Nanotehnologia - acest domeniu al științei și tehnologiei legate de dezvoltarea de dispozitive de dimensiuni nanometri (o miliardime dintr-un metru), adică dispozitive, de la câteva zeci la câteva mii de atomi de ... Scopul principal al acestor dispozitive - pentru a lucra cu atomi individuali si molecule (distantele interatomice sunt măsurate în zecimi de nanometri in molecule biologice). Impetus la dezvoltarea nanotehnologiei permis crearea unui microscop de scanare de tunel - un dispozitiv care permite pentru a investiga problema la nivel atomic ( „vezi“ atomi) și muta atomi individuali. Pentru această invenție, în 1986 a fost distins cu Premiul Nobel.
Din moment ce nanochimia cuprinde mai multe secțiuni și este imposibil să le acopere pe toată durata cursului, mă voi concentra asupra secțiunii: metode de obținere a nanoparticulelor.
Astfel, scopul acestei lucrări este de a generaliza datele din literatură despre modalitățile de obținere a nanoparticulelor, iar apoi vor fi luate în considerare cele mai frecvente.
1. Informații generale privind metodele de obținere a nanoparticulelor
Cea mai obișnuită regularitate cinetică a formării particulelor nanometrice este combinarea unei rate ridicate de nucleare a fazei cristaline cu o rată scăzută a creșterii sale. Aceste caracteristici ale sintezei nanoparticulelor determină modalitățile tehnologice de implementare a acestora.
Toate metodele de obținere a nanoparticulelor pot fi împărțite în două grupe mari. Primul combină modalitățile de a obține și studia nanoparticule, dar pe baza acestor metode este dificil să se creeze noi materiale. Aceasta poate include condensarea la temperaturi ultraviolete, anumite variante de reducere chimică, fotochimică și de radiație, evaporarea cu laser.
Al doilea grup include metode care permit utilizarea nanomaterialelor pe bază de nanoparticule. Acestea sunt în primul rând opțiuni diferite pentru zdrobirea mecanochemică, condensarea din faza gazoasă, metodele chimice plasmatice etc.
Această separare a metodelor este relativ relativă. Dar reflectă încă o caracteristică: producerea de particule prin agregarea atomilor și agregării individuale sau abordarea "de jos" și diferite opțiuni de dispersie sau abordarea "de sus". Prima abordare este tipică în principal pentru metodele chimice de obținere a particulelor nanometrice, cea de-a doua pentru metodele fizice. Obținerea nanoparticulelor prin atomizări de atomi face posibilă tratarea atomilor unici ca limita inferioară a nanochimiei. Limita superioară este determinată de numărul de atomi din grup, la care creșterea suplimentară a dimensiunii particulelor nu conduce la modificări calitative ale proprietăților chimice.
2. Prepararea nanoparticulelor în faza gazoasă
2.1 Prepararea nanoparticulelor în procesul "evaporare-condensare"
În faza gazoasă, cele mai des efectuate sunt următoarele procese: evaporarea-condensare (evaporarea într-un arc electric și într-o plasmă); precipitare; reacții topochimice (reducere, oxidare, descompunere a particulelor din faza solidă).
Fig. 1 Schema de obținere a nanopulberilor în procesul de evaporare-condensare
In procesul de «evaporare - condensare substanță lichidă sau solidă“ se evaporă la o atmosferă de gaz inert sub presiune joasă temperatură controlată, urmată de condensarea aburului în mediul de răcire sau a dispozitivelor (Fig 1.) de răcire. Această metodă face posibilă obținerea de particule variind de la două până la câteva sute de nanometri. Nanoparticulele cu o dimensiune mai mică de 20 nm au de obicei o formă sferică, în timp ce cele mai mari pot avea o fațetă.
De obicei, materialul se evapora 5 este plasat într-o cameră de încălzire 2, cu un sistem de încălzire 4 și o deschidere (diafragma) prin care particulele de substanță evaporate se încadrează într-un spațiu de vid (cu o presiune de circa 0,10-0,01Pa), unde formarea unui fascicul molecular. Particulele se deplasează în mod substanțial rectiliniu, condensat pe un substrat 1.Otkachka gaz răcit din aparat prin supapa 3.
Dacă vom trage materialul de evaporare într-o stare în care nici o coliziune între particule în spațiu a diafragmei, drumul liber de particule involucral> dd (dd aici - diametrul diafragmei). Curgerea unui fascicul de particule din camera de încălzire va fi efuzivă; intensitatea fasciculului J, particule / (cm2 · s), la o distanță r de la sursă.
Unde p este presiunea; M este greutatea moleculară; T - temperatura sursei de căldură; # 1256; - unghiul dintre direcția fasciculului și cel normal față de planul găurii.
După cum se poate vedea din expresie, intensitatea fasciculului
1 / r2, adică distribuția particulelor pulverizate în spațiu este aproximativ aceeași ca și pentru sursă. Cu alte cuvinte, particulele emise se propagă într-un vid în conformitate cu legile opticii geometrice.
Grinzile moleculare produse de fluxul efuziv de particule evaporatoare au o intensitate scăzută de ordinul J = 1012-1014 particule / (cm2.s). Temperatura sursei este selectată în funcție de intensitatea necesară a fasciculului molecular și de presiunea de echilibru asupra materialului evaporat. Acesta poate fi deasupra sau sub temperatura de topire a substanței.
Trebuie remarcat faptul că unele substanțe (de exemplu Sn și Ge) se evaporă atât sub formă de atomi individuali, cât și sub forma unor clustere mici. În fasciculele moleculare de intensitate scăzută obținute în timpul fluxului de efuziune printr-o deschidere într-o cameră de încălzire, se observă o distribuție uniformă a clusterelor de mici dimensiuni.
Principalul avantaj al metodei fasciculului molecular este capacitatea de a controla cu exactitate intensitatea fasciculului și de a controla viteza de alimentare a particulelor în zona de condensare [2].
2.2 Producția de nanoparticule în fază gazoasă
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: