Неорганические наноматериалы - Презентация

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ (СВОЙСТВА, ТЕХНОЛОГИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ) Кафедра технологии неорганических веществ и экологии ДНВЗ УДХТУ Лекция по дисциплине : Введение в специальность Направление подготовки: 6.051301 - химическая технология Специальность: химическая технология неорганических веществ; технология редких и рассеянных элементов Лектор доц. кафедры ТНВ та Э ВЕРЕЩАК В.Г.План лекции 1 . История 2. Основные определения Наноматериалы - материалы, содержащие структурные элементы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм, и обладающие качественно новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками; Нанотехнология - совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, имеющие принципиально новые качества и позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба; Наносистемная техника - полностью или частично созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий функционально законченные системы и устройства, характеристики которых кардинальным образом отличаются от показателей систем и устройств аналогичного назначения, созданных по традиционным ТЕХНОЛОГИЯМВАЖНЕЙШИЕ причины «нанобума »Морфологическое многообразие наноматериалов3. Классификация наноматериалов По рекомендациям 7 Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004) выделяют следующие виды наноматериалов : наночастицы нанотрубки и нановолокна нанодисперсии (коллоиды) наноструктурированные поверхности и пленки нанокристаллы и НАНОКЛАСТЕРЫПРИМЕРЫ различной структуры диоксида титана3 . КЛАССИФИКАЦИЯ НАНООБЪЕКТОВ ПО ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОСТИПРИМЕРЫ наноструктурированных МАТЕРИАЛОВРАЗНООБРАЗИЕ структуры диоксида ТИТАНАКЛАССИФИКАЦИЯ по составу, распределения и форме структурных составляющих наноструктурированных материалов4. Свойства наноматериалов макросвойства наноструктурированных материалов обусловлены изменениями физико-химических свойств его первичных структурных элементов (доменов, частиц, пор) с изменениями его геометрических размеров Резкое увеличение скорости твердофазных химических взаимодействия: Твердофазные химические реакции Эффективность катализаторов Емкость АДСОРБЕНТОВФИЗИЧЕСКИЕ свойства нанодисперсных материалов Теплоемкость наночастиц Pd диаметром 3(1) и 6,6 нм (2), а также массивного образца Pd При уменьшении размера частиц наблюдается понижение температуры ПЛАВЛЕНИЯОСНОВНЫЕ физические причины изменения свойств наноматериалов5.Физико-химические основы получения Основные этапы превращения одиночного атома в блочный металл ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ Физико-химические воздействия ХИМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАСТВОР РАСПЛАВ ГАЗ (ПАР) Формирование первичных наноструктур Формирование вторичных структур Компактирование6. Методы получение НАНОМАТЕРИАЛОВПРИМЕРЫ технологических приемов получения наноматериалов «Снизу вверх» (химические методы) «Сверху вниз» (физические МЕТОДЫВОДНИЙ розчин цирконію (IV) Me(III ) Передструктура Наночастки Агрегат Агломерат 1-10 нм 10-100 нм 100-1000 нм Комплекси Кластери Полімери Кристалічні солі, золі, колоїди, гелі, осади Агрегація Агломерація Схема фізико-хімічних перетворень водних розчинів цирконію( IV) при отриманні нанокристалічних порошків стабілізованого діоксиду цирконію Физико-химические воздействия «водний розчин солей цирконію (IV) Me(III) > гідроксополімер Zr 1-х Ме х О у (OH) z NH 2 O > ксерогель Zr 1-х Ме х О у (OH) z > аморфний Zr 1-х Ме х О у (OH) z > кристалічний Zr 1-х Ме х О у .»СХЕМА СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ РАСТВОРОВ ЦИРКОГНИЯ( IV) Me(III) ПРИ ПОЛУЧЕНИИ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВ ДИОКС ИДА ЦИРКОНИЯ Концентрация раствора Температура РН - осаждения, ДАВЛЕНИЕПЕМ снимки частиц порошков диоксида циркония, полученных на разных стадиях термообработки гидроксида ци РКОНИЯУЗАГАЛЬНЕНА схема шляхів формування наноструктур стабілізованого діоксиду цирконію при отриманні його із гідроксидів7.Основные классы неорганических наноматериалов Углеродные материалы Оксиды Ме x О y (SIO2, Ti02, ZRO2, Fe2O3) Нитриды Ме x N y Сульфиды Ме x S УМЕТОДЫ получения углеродных наноматериалов7.1.