Принятые сокращения................................................................................... Введение............................................................................................................. Методы получения наночастиц………………………………………… Гетерофазный синтез………............................................................ Золь-гель метод................................................................................. Криохимический метод…………………………………………… Электрохимические методы синтеза……………………………... Методы осаждения в жидких средах Осаждение из коллоидных растворов……………………… Осаждение при сверхкритических условиях………………. Осаждение из расплавов…………………………………….. Осаждение в водной среде………………………………….. Осаждение в неводных средах……………………………… Проблемы связанные с получением наночастиц…………………….. Завершающие этапы производственного цикла Отделение наночастиц от жидкой фазы…………………………... Хранение и транспортировка наночасииц ……………………….. Заключение....................................................................................................... Используемая литература..............................................................................

1 2 3 4 4 6 7 8 11 13 14 15 17 20 21 23 24

Содержание.

Принятые сокращения.

ПВП - поливинилпирролидон

ПАВ - поверхностно-активные вещества

МОМ связь - связь металл—оксид—металл

Введение.

Активно изучать наноструктуры начали приблизительно 20-25 лет назад. В настоящее время большой практический интерес приобретают эффективные методы получения наноразмерных частиц и контроля их характеристик.

Наночастица — изолированный твердофазный объект, имеющий отчетливо выраженную границу с окружающей средой, размеры которого во всех трех измерениях составляют от 1 до 100 нм. [1]

Согласно международной классификации (IUPAC) предельный размер наночастиц – 100 нм, хотя это формальный критерий. Понятие наночастиц связано не с их размером, а с проявлением у них в этом размерном диапазоне новых свойств, отличных от свойств объемной фазы того же материала.

Повышенный интерес к наночастицам и методам их получения связан с тем, что постоянно открываются новые перспективные возможности использования наноматериалов во многих областях науки и техники, в медицине, фармацевтике, косметологии, электронике, тяжёлой промышленности и в частности, в энергетике: для повышения КПД солнечных элементов (теоретически, КПД солнечных элементов на квантовых точках может быть увеличен до 44%), также наночастицы можно использовать в качестве эффективных катализаторов для топливных элементов (наночастицы Pd покрытые слоем FePt могут сильно повысить отдачу топливной ячейки при одновременном снижении её цены).

Таким образом, целью данной курсовой работы является обобщение литературных данных о способах получения наночастиц, обзор наиболее распространённых из них.

1. Методы получения наночастиц.

Наиболее общей кинетической закономерностью формирования наноразмерных частиц является сочетание высокой скорости зарождения кристаллической фазы с малой скоростью ее роста. Именно эти особенности синтеза наночастиц определяют технологические пути его осуществления.

Все методы получения наночастиц можно разделить на две большие группы. Первая объединяет способы, позволяющие получать и изучать наночастицы, но на основе этих методов трудно создавать новые материалы. Сюда можно отнести конденсацию при сверхнизких температурах, некоторые варианты химического, фотохимического и радиационного восстановления, лазерное испарение.

Вторая группа включает методы, позволяющие на основе наночастиц получать наноматериалы. Это в первую очередь различные варианты механохимического дробления, конденсация из газовой фазы, методы получения из жидкой фазы, плазмохимические методы и др.

Такое разделение методов является относительно условным. Но отражает еще одну их особенность: получение частиц путем укрупнения отдельных атомов и агрегации, или подход «снизу», и различные варианты диспергирования, или подход «сверху». Первый подход характерен в основном для химических методов получения наноразмерных частиц, второй для физических методов. Технология «снизу-вверх» позволяет получать наночастицы из агрегатов атомов, а сами «атомы» при этом становятся элементарными объектами исследования в нанохимии. Верхняя граница определяется количеством атомов в кластере, при котором дальнейшее увеличение размера частицы не ведет к качественным изменениям химических свойств. В данной работе представлен обзор методов получения наночастиц в жидкой фазе, в особенности метод осаждения.

1.1. Гетерофазный синтез.

Частицы твердой фазы, неорганической или органической, взаимодействуют с окружающей их жидкой фазой таким образом, что в твердой фазе происходит диффузионное замещение ионов или органических радикалов. Гетерофазный синтез основан на замещении катионов или анионов твердой фазы на катионы или анионы окружающей жидкой среды. Например, при помещении твердой смеси солей в концентрированный раствор аммиака анионы соли за 20 - 30 мин замещаются на анионы ОН. В таких условиях в гидроксидах в результате процесса отщепления воды происходит образование связей М-О-М. Порошки малогидратированы (меньше соотношение ОН/М) и легче фильтруются, чем получаемые осаждением. Высокодисперсные порошки исходных солей получают при помоле или химическими методами. Для образования близких по размеру гранул и исключения помола используют распыление горячих насыщенных растворов солей в холодный осадитель. В полете капли раствора кристаллизуются, образуя твердые близкие к сферическим частицы. Если условия распыления позволяют получить капли почти одинакового размера, то и частицы осадка будут иметь близкие размеры. Этот метод используют для получения композитных частиц, например, наночастиц одного материала, покрытых слоем другого. Так, наночастицы CdS размером 6нм, покрытые слоем PbS, получали при частичном замещении ионов кадмия на ионы свинца. [3] Таким образом, метод гетерофазного синтеза целесообразнее всего использовать для получения наночастиц, покрытых тонкими слоями другого вещества, т.к. на увеличение толщины покрытия расходуется дополнительное время и материал; также метод можно использовать для полного замещения одного элемента наночастицы другим.