25. Селективное травление

Сущность. Метод основан на удалении одного из компонен­тов микрогетерогенной системы в результате химических реак­ций или анодного растворения. При этом получается нанопористый материал.

Достоинства. Доступность оборудования и простота мето­дики.

Недостатки. Широкое распределение размеров пор.

Применение. Весьма важный для катализа способ получе­ния пирофорных ультрадисперсных порошков связан с обра­зованием так называемого скелетного никеля (никеля Ренея), являющегося результатом сплавления приблизительно равных по массе никеля с алюминием или кремнием и выщелачивания последних веществ. Растворением одной из взаимопроникаю­щих фаз микроликвационного расслоения получают мезопористые стекла (с диаметром пор 2-5 нм). Селективное травление поверхности широко применяется в литографических процессах при производстве микроэлектронных устройств.

26. Восстановление соединений

Сущность. Ряд соединений (гидроксиды, хлориды, нитра­ты, карбонаты) в токе водорода или при воздействии других вос­становителей при температуре менее 500 °К способны восстанав­ливаться до свободных наноразмерных частиц металлов.

Размеры частиц. Металлические кластеры от 2 нм, золи металлических частиц - 10-15 нм.

Регулирование осуществляется путем подбора эффектив­ных пар окислитель-восстановитель, среды синтеза, температу­ры, концентрации реагентов, рН среды (при проведении реакции в растворе), веществ с необходимыми диффузионными, сорбционными, стабилизирующими свойствами (например, ПАВ, функциональные полимеры и др.).

Модификации. Восстановление можно осуществлять как в газовой, так и в конденсированной фазе. Восстановление со­единений может быть совмещено с газофазным осаждением или плазмохимическим синтезом. Для регулирования размеров наночастиц и получения анизотропных структур применяется вос­становление в пористых матрицах и в нанореакторах (в пленках Ленгмюра-Блоджетт, в слоистых кристаллических соединениях и двойных гидроксидах).

Отмечено, что восстановление металла можно осуществлять непосредственно в золе, который ограничивает рост частиц.

Достоинства. Низкое содержание примесей и узкое распре­деление частиц порошков по размерам. Возможность получения хорошо прессующихся бимодально распределенных по размерам порошков частиц. Доступность реагентов и достаточно высокая скорость реакции.

Недостатки. При нарушении режимов восстановления це­левой продукт загрязняется. Также существуют проблемы выде­ления частиц и их дезагрегации.

Применение. Широко применяемые в промышленности ме­таллические катализаторы обычно получают пропиткой пори­стого материала (силикагеля, цеолита и т.д. ) раствором гидроксида или другого соединения требуемого металла. Пропитанный пористый носитель сушат, а затем прокаливают в токе водорода для восстановления металла. В результате в порах носителя об­разуются каталитически активные мелкие металлические части­цы. Метод восстановления может применяться для получения покрытий на наночастицах.

27. Упорядочение нестехиометрических соединений

Сущность. Монокарбиды переходных металлов (МСУ) входят в группу сильно нестехиометрических соединений. В неупорядоченном состоянии монокарбиды имеют кубическую структуру и могут содержать до 50% структурных вакансий в ) неметаллической подрешетке. При температуре ниже 1300 К

структура нестехиометрических карбидов становится неустой­чивой, происходят фазовые переходы беспорядок-порядок, при­водящие к образованию упорядоченных фаз. Из-за различия па­раметров решеток неупорядоченной и упорядоченной фаз в об­разце возникают напряжения, которые приводят к образованию порошка.

Применение. Нестехиометрические карбиды переходных металлов IV и V групп могут быть использованы для изготовле­ния высокотвердых, нехрупких, устойчивых к растрескиванию нанокристаллических керамических материалов и абразивных порошков.