Самосборка и катализ, плазмохимический синтез. Высокочастотный индукционный нагрев. Формирование пористого кремния и оксида алюминия. Электродуговое распыление графита. Получение углеродных нанотрубок и фуллеренов. Электродуговое распыление графита.
Аннотация к работе
Самосборка (самоупорядочение) - это процесс адсорбции и специфического расположения молекул на твердой поверхности. Его движущей силой является хемосорбция, которая в особенности проявляется в высокоэнергетических реакциях между адсорбантом и адсорбирующей поверхностью. Пленки мономолекулярной толщины, образовавшиеся по механизму самоупорядочения, имеют очень низкую плотность дефектов, достаточно стабильны и механически прочны. Молекулярные блоки для самоупорядочения должны содержать три основные функциональные группы - группу, прикрепляющую их к поверхности, промежуточную группу и поверхностную функциональную группу.Катализ химической реакции состоит в увеличении ее скорости посредством добавления вещества, называемого катализатором, которое не расходуется в процессе реакции.Изначально металл находится в виде прутка в откачной камере.Одним из самых распространенных химических методов получения ультрадисперсных порошков металлов, нитридов, карбидов, оксидов, боридов, а также их смесей является плазмохимический синтез. При плазмохимическом синтезе используют низкотемпературную (400-800 К) азотную, аммиачную, углеводородную, аргонную плазму, которую создают с помощью электрической дуги, электромагнитного высокочастотного поля или их комбинации в реакторах, называемых плазмотронами.Вероятно, самыми полезными методами синтеза, в смысле потенциала крупномасштабного применения, являются химические методы. Существует много разных химических методов, которые можно использовать для получения наночастиц металла. Для получения наночастиц могут применяться несколько типов восстановителей, например NABET3H, LIBET3H и NABH4, где Et - этиловый радикал (-С2H5). Например, наночастицы молибдена (Мо) можно приготовить восстановлением с помощью NABET3H растворенной в толуоле соли молибдена. Эта реакция дает хороший выход наночастиц молибдена с размерами 1-5 нм. Уравнение реакции записывается как MOCL3 3NABET3H => Mo 3BET3 (3/2) H2 (2) Наночастицы алюминия можно получать разложением Me2ETNALH3 в толуоле с последующим нагревом до 105 ?С в течении двух часов (Ме означает метил, - СН3). В качестве катализатора этой реакции используется изопропоксид титана. Выбор катализатора определяет размер образующихся наночастиц. Например, 80-нанометровые наночастицы можно получить при использовании титана. Для предотвращения слипания наночастиц в раствор также могут быть добавлены поверхностно активные вещества, например олеиновая частота. [2]Наночастицы могут образовываться в результате разложения при высокой температуре твердых веществ, содержащих катионы металлов, молекулярные анионы или металлорганические соединения.Для получения наночастиц серебра использовали импульсный лазер (рис.Пористый кремний. Пористый кремний получают локальным анодным электрохимическим растворением монокристаллического кремния в электролитах на основе плавиковой кислоты (HF).Рис. 17. Схема формирования столбиков Ta2O5 в матрице пористого оксида алюминия методом селективного двухступенчатого анодирования: а - пористое анодирование пленки алюминия; б,в - электрохимическое травление барьерного оксида алюминия на дне пор; г,д - электрохимическая полировка оксида Al2O3; е - высоковольтное анодирование пленки тантала через пористую матрицу в буферных (не растворяющих оксид алюминия) электролитахРис. 18. Процесс формирования металлической сетки с наноотверстиями (А-Е) и РЭМ-фотографии платиновой сетки с наноотверстиями: а - вид сверху (большое увеличение); б - вид сверху (малое увеличение); в - поперечное сечение.Графен - это одиночный плоский лист, состоящий из атомов углерода, связанных между собой и образующих решетку, каждая ячейка которой напоминает пчелиную соту. Расстояние между ближайшими атомами углерода в графене составляет около 0,14 нм. Рис. 19. Графит, из чего сделаны грифеля обычных карандашей, представляет собой стопку листов графена.Это самый распространенный метод, разработанный Кречмером. Именно так японский ученый Сумио Иджима впервые получил нанотрубки в 1991 году.В этом методе испаряемый лазером графит конденсируется на охлаждаемом коллекторе.Этот наиболее практичный и массовый способ получения углеродных нанотрубок основан на термохимическом осаждении углеродсодержащего газа на поверхности горячего металлического катализатора.