Нанотехнология және наножүйелердегі негізгі түсініктерді атаңыз
жүктеу/скачать 2,92 Mb.
|
Нанотехнология негіздері (4)
- Бұл бет үшін навигация:
- 47. Наноматериалдарды алудың гидротермальді әдісі
| Дисперсті жүйелердегі өлшемді эффектіні 2 үлкен топқа бөлеміз.
Өлшемді эффект газ және сұйықтық дисперсті бөлшектердің қисықтық бетімен байланысты а) Сұйықтықтың беттік керілуі тамшы радиусына немесе сұйықтықтағы газ көпіршіктерінің радиуысына тәуелді: f(c)= =f(r) б) Қаныққан бу қысымы сұйықтықтың газ шекарасындағы беттік радиуысына және қисықтық белгісіне тәуелді. в) Капиллярлық қысым ( ) сұйықтық бетінің радиуысына тәуелді: =f(r) Физикалық, химиялық қасиеттерінің өзгеруі дисперсті бөлшектердің аз өлшемдеріне байланысты: а) Кристалдық құрылымы және кристалл торының симметриялық дәрежесіне; б) Термодинамикалық параметрі: жылусыйымдылық, балқу температурасы (кристалдылығы), Дебай температурасына; в) механикалық қасиеттері: беріктілік, пластикалық; г) магниттік, электрлік қасиеттеріне байланысты. д)каталитикалық синетез Металл оксидтерінің каталитикалық қасиеттері. Металл оксидтерінің жоғары дисперсті және ерекше нанодисперсті қатты бөлшектері жоғары каталитикалық белсенділік көрсетеді.Сондықтан төмен температура мен қысымда әртүрлі химиялық реакциялар жүргізуге болады. 1) Алтынның 3-5 нм өлшемді нанобөлшектері жоғары спецификалық каталитикалық белсенділігіне ие. 2) Жоғары дисперсті катализатор каталитикалық қасиет көрсетеді. Температураны төмендетеді. 3) Жоғары каталитикалық белсенділікті тек қана ультрадисперсті бөлшектерінде ғана емес катализатордың жұқа қабатында да байқалады. Егер олардың қалыңдығы бірнеше нм-ді құраса. 4) Метанның жануы ауада 1300 0С болады.Мұндай температурада зиянды азот оксиді,смог пайда болады. 5) Жоғары каталитикалық белсенділікті палладидің гиганттық кластері көрсетеді. Ол бірнеше жүздік атомдардан тұрады (600). 6) Нано алтын химиялық активтілігі бойынша жай алтыннан көп асып түседі. Көмірсутектердің каталитикалық крекингі үдерісінде көміртекті фазаның түзілуі Тек қана көмірсутектердің пиролизі үдерісінде ғана емес, сонымен қатар, мұнай химиясының басқа да үдерістерінде, соның ішінде каталитикалық крекинг үдерісінде де дисперсті көміртекті фаза түзіле алады. Мұндай көміртекті фаза 2СО→ СО2+ Ск(көміртегі монооксиді жағдайында ) реакция типі катализдің арқасында жүзеге асатын, температуралар мен қысымдарда көмірсутектердің немесе көміртегі монооксидінің каталитикалық ыдырауының нәтижесі болып табылады. Осыған орай ұқсас үдерістерде Fe, Ni, Co және олардың қышқылдары, сонымен қатар, осы металдардың балқымалары аса тиімді катализатор болып табылады. Үдерістердің мұндай класының ерекшелігі каталитикалық реакция нәтижесінде, катализатордың бөлшектерінің алғашқы пішінінен тәуелсіз (түзілетін металл бөлшектерінің өлшемі 50+300 А ), металдың көміртекті түзілімдердің массасына диспергирленуі, катализатордың жіңішке фрагментациясы жүзеге асады. Дисперсті металл бөлшектерде сипаттаушы қайталанбас морфологиясы бар, көміртекті тұнбалардың түзілу фактысы таң қалдыларлықтай. Көміртек құрамды газдардың термиялық каталитикалық ыдырауы. Бұл құбылысты 1990 жылы П.Шултзенбергер және Л.Шултзенбергер, қызара қыздырылған фарфордың үстінен цианогеннің өтуімен жасалған тәжірибелер барысында алғаш рет анықтаған болатын. Барлық жағдайларда талшықтардың өсуі сутегі бар кезде күшейетіндігі анықталды. 1970 жылы көміртекті талшықтардың каталитикалық түзілуі бойынша зерттеулер, талшықтардың өсуі нақты химиялық үдерістер. Мұндай жолмен дайындалған талшықтардың зерттеулері электрондық жарықтандырғыш микроскопта көбінесе олардың бос және үш негізгі морфологиясы: спираль тәрізді, иректелген және түзуленген болады. Талшықтар диаметрлері 10 нм-ден 0,5мкм-ге дейінгі диапозонда болды және ұзындығы бойынша 100 мкм-ге дейін жетті. 47. Наноматериалдарды алудың гидротермальді әдісі Синтез, гидротермиялық (ағыл гидротермиялық синтез.)-көптеген химиялық қосылыстар мен материалдар физика-химиялық процестерде жабық жүйеде су ерітінділерінде 100 ° С жоғары температурада және 1 атм жоғары қысымда өтетін әр түрлі өндіру әдісі. Сипаттама Бұл әдіс су және сулы ерітінділерді жоғары температура(500 ° С дейін) мен қысымда(10-80 МПа кейде 300 МПа дейін) ерітуге негізделген,кейбір заттардың – оксидтер,сликаттар,сульфидтер іс жүзінде қалыпты жағдайда мүлде ерімейді Гидротермиялық синтездің негізгі параметрі,кинетика ағынды процесс арқылы анықталатын болса, түзілетін өнімнің қасиеттері, бастапқы pH ортаға,ұзақтығына және синтездің температурасына,жүйедегі қысымның улкендігіне байланысты болып табылады. Синтез автоклавтарда орындалады, герметикалық болатты цилиндрлер көп уақыт бойы өте жоғары қысым мен температураға төзімді болып келеді. Наноұнтақтарды алу үшін, әдетте, не жоғары температуралы гидролиз реакциясы қолданылады, немесе бөлме температурасындағы гидротермиялық өңдеу реакциялары,сонымен қатар,көптеген аморфты фазалардың гидротермальді жағдайларда жылдамдығы бірден өсетін кристалдану қолданылады. Бірінші жағдайда, автоклавта сулы ерітіндіде перекурсор жүктеледі, екінші жағдайда, қалыпты жағдайда жүргізілген ерітіндіде суспензияның реакция өнімдері. Арнайы жабдықтар қолданудың қажеттілігі және температура градиентінің болмауы. Гидрометальді синтез әдісінің артықшылығы, заттар кристалдарының синтездеу мүмкіндігі, балқу температурасы тұрақсыз, ірі кристалдарды жоғары сапада синтездеу мүмкіндігі. Кемшілігі ретінде айта кетсек, құрал –жабдықтың қымбаттылығын және өсу кезінде кристаллды бақылау мүмкін еместігі. Гидрометальді синтезді берілген еріткіштің критикалық нүктесінде төмен температура мен қысым кезінде жүргізіледі, өйткені одан жоғарыда сұйықтық пен бу арасындағы айырмашылық жоғалады, сондай-ақ жоғары критикалық жағдайда.Көптеген оксидтердің ерігіштігі гидрометальді тұзды ерітінділерде таза суға қарағанда айтарлықтай жоғары,осыған байланысты тұздар минерализатор атына ие болды. Сонымен қатар гидрометальді группаға ұқсас сольвотермальді синтез әдісі бар, органикалық еріткіштер мен жоғары критикалық CO2 пайдалануға негізделген. Гидрометальді әдістің едәуір кеңейтілген мүмкіндіктері ол синтездеу кезінде реакциялық ортаны қосымша сыртқы әсерлерден қолдануды жеңілдетеді. Қазіргі кезде мұндай әдіс гидротермиялық-Микротолқынды пеште жүзеге асырылуда, гидротермальды- ультрадыбыстық, гидротермиялық электрохимиялық және гидротермиялық механохимиялық синтезі әдістері. Ең танымал наноматериалдардың бірі, гидротермальді әдіспен өндірілетін синтетикалық цеолит болып табылады. Оларды өндіруге арналған қажетті шарт болып ерітіндіде беттік активті заттардың болуы (БАЗ) гидротермальді ерітінділерде тотықты қосылыстардың морфологиялық эволюциясына белсенді әсері. Синтез және БАЗ түрінің шарттарын таңдау мақсатты көрсетілген кеуек мөлшерімен наноматериалды кеуек алу кең ауқымда реттелінеді. жүктеу/скачать 2,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|