- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Химические методы синтеза наночастиц презентация
Содержание
- 1. Химические методы синтеза наночастиц
- 2. Проблемы получения наночастиц Большая площадь поверхности: высокая
- 3. Принципы получения наночастиц «Сверху вниз» Уменьшение размера
- 4. Разделение по признаку среды роста Газовая фаза
- 5. Механизмы роста
- 6. Зародышеобразование
- 7. Зародышеобразование
- 8. Процессы в растворах («мягкая химия») Контролируемые условия
- 9. Синтез в микрореакторах Наноразмерное ограничение пространства Ограничение
- 10. Метод обратных мицелл Обратные мицеллы - микрокапли
- 11. Поверхностно-активные вещества Молекулы ПАВ (а), их ориентация
- 12. Размеры мицелл Размер меняется линейно с количеством
- 13. Принцип метода При столкновении мицеллы объединяют свое
- 14. Пористые материалы как реакторы Микропористые – размер
- 15. Пористые материалы Структура пор в типичных цеолитах
- 16. Пористые материалы Молекулярные сита Размер пор от 1,5 до 40 нм Основа –диоксид кремния
- 17. Пористые материалы Анодированный алюминий
- 18. Пористые материалы Пористый кремний Пористые полупроводники
- 19. Пористые материалы
- 20. Синтез в микрореакторах Синтез наночастиц – два
- 21. Синтез в микрореакторах Пример – синтез квантовых
- 22. Синтез в микрореакторах Схема процесса получения нанонитей
- 23. Синтез наночастиц в растворах Зарождение кристаллов во
- 24. Сравнение методов
- 25. Сравнение методов
- 26. Метод горячего впрыска В предварительно разогретый растворитель
- 27. Метод горячего впрыска Стабилизация частиц Регулятор процесса
- 28. Осаждение из водных растворов Обычно промежуточные компоненты
- 29. Сольвотермальный синтез наночастиц Высокая температура Высокое давление
- 30. Сольвотермальный синтез наночастиц Синтез гидроксоапатита (обычные методы - аморфный)
- 31. Сольвотермальный синтез наночастиц Изменение химических свойств растворителя
- 32. Сольвотермальный синтез наночастиц Сверхкритические жидкости - диэлектрическая
- 33. Сольвотермальный синтез наночастиц Нанокристаллы сложных оксидов алюмоиттриевый
- 34. Сонохимический синтез наночастиц Применение ультразвука для синтеза
- 35. Сонохимический синтез наночастиц
- 36. Сонохимический синтез наночастиц Зависимость порога кавитации от
- 37. Сонохимический синтез наночастиц Рост пузырька Разность давлений
- 38. Сонохимический синтез наночастиц ≈20 кГц ≈ 50
- 39. Сонохимический синтез наночастиц Разложение карбонилов и нитрозилов
- 40. Микроволновой синтез наночастиц Скорости нагрева среды до 1К/с
- 41. Микроволновой синтез наночастиц Принцип нагрева – диэлектрические
- 42. Микроволновой синтез наночастиц
- 43. Золь-гель метод
Проблемы получения наночастиц Большая площадь поверхности: высокая поверхностная энергия Распределения: размер, состав, морфология, структура. Устойчивость: агломерация, рост размера
Слайд 2Проблемы получения наночастиц
Большая площадь поверхности: высокая поверхностная энергия
Распределения: размер, состав, морфология,
структура.
Устойчивость: агломерация, рост размера
Устойчивость: агломерация, рост размера
Слайд 3Принципы получения наночастиц
«Сверху вниз»
Уменьшение размера измельчением, травлением и т.д.
Размол в мельницах,
литография
Ухудшение структуры, дефекты
«Плохая» поверхность – неустойчивость системы
«Снизу вверх»
Синтез или сборка из атомов и молекул
Химические процессы
Разные подходы – один материал – разный результат
Ухудшение структуры, дефекты
«Плохая» поверхность – неустойчивость системы
«Снизу вверх»
Синтез или сборка из атомов и молекул
Химические процессы
Разные подходы – один материал – разный результат
Слайд 4Разделение по признаку среды роста
Газовая фаза
Испарение, распыление, сжигание, разложение паров, пиролиз
и т.д.
Жидкая фаза
Обмен, разложение, полимеризация, кристаллизация и т.д.
Твердофазные процессы
Разложение твердых растворов, фотохимия и т.д.
Гибридные методы
Различные процессы на границе фаз.
Жидкая фаза
Обмен, разложение, полимеризация, кристаллизация и т.д.
Твердофазные процессы
Разложение твердых растворов, фотохимия и т.д.
Гибридные методы
Различные процессы на границе фаз.
Слайд 8Процессы в растворах («мягкая химия»)
Контролируемые условия
Определяющие факторы
Концентрация
Растворимость
Электростатические взаимодействия
Необходимость пассивации
Предотвращение коагуляции
Слайд 9Синтез в микрореакторах
Наноразмерное ограничение пространства
Ограничение количества вещества
Ограничение размера частиц
0D, 1D, 2D,
3D
Слайд 10Метод обратных мицелл
Обратные мицеллы - микрокапли (мицеллы) воды распределенные в другой
жидкости – подходящем органическом растворителе
Стабилизация – ПАВ
Столкновения мицелл – обмен содержимым
Два раствора с реагентами
Мицелла - нанореактор - наночастица
Стабилизация – ПАВ
Столкновения мицелл – обмен содержимым
Два раствора с реагентами
Мицелла - нанореактор - наночастица
Слайд 11Поверхностно-активные вещества
Молекулы ПАВ (а), их ориентация на границе раздела фаз
(б) и
образование обратной мицеллы (в)
Зависимость поверхностного натяжения раствора ПАВ от
концентрации ПАВ и диаграмма состояния раствора ПАВ-вода
Схема образования мицелл при концентрации ПАВ выше
ККМ
Слайд 12Размеры мицелл
Размер меняется линейно с количеством воды, добавленной в систему при
постоянном количестве ПАВ
Параметр, определяющий размер мицелл, это отношение концентрации
воды к концентрации ПАВ R = [H2O]/[ПАВ].
Слайд 13Принцип метода
При столкновении мицеллы объединяют свое водное содержимое, и после этого
объединенная мицелла снова распадается на две мицеллы исходного раствора
!Стабилизатор наночастиц
!Стабилизатор наночастиц
Слайд 14Пористые материалы как реакторы
Микропористые – размер поры менее 2 нм
Мезопористые
– размер пор от 2 до 50 нм
Макропористые – размер пор более 50 нм
Макропористые – размер пор более 50 нм
Слайд 20Синтез в микрореакторах
Синтез наночастиц – два условия:
Растворы прекурсоров должны смачивать гидрофильную
поверхность стенок пор.
Реакция образования наночастиц должна быть достаточно медленной, чтобы избежать блокирования пор на входе.
Реакция образования наночастиц должна быть достаточно медленной, чтобы избежать блокирования пор на входе.
Слайд 21Синтез в микрореакторах
Пример – синтез квантовых точек PbS
Na2PbO2 + Na2S +
2H2O → PbS↓ + 4NaOH
(NH2)2CS + 2NaOH → (NH2)2CO + Na2S + H2O
(NH2)2CS + 2NaOH → (NH2)2CO + Na2S + H2O
Слайд 22Синтез в микрореакторах
Схема процесса получения нанонитей
Электронно-микроскопический снимок нанонитей железа, полученных в
пористом оксиде алюминия
Слайд 23Синтез наночастиц в растворах
Зарождение кристаллов во всем объеме
Т/Д и кинетические харктеристики
Широкие
распределения по размерам
Два типа процессов:
ПАВ-стабилизация
Координирующий растворитель
Два типа процессов:
ПАВ-стабилизация
Координирующий растворитель
Слайд 26Метод горячего впрыска
В предварительно разогретый растворитель с необходимыми добавками впрыскивают холодный
раствор прекуросора
Реакции проводят в неводных средах и в атмосфере инертного газа, в связи с чувствительностью прекурсоров
Слайд 27Метод горячего впрыска
Стабилизация частиц
Регулятор процесса роста нанокристаллов
Зависимость концентрации кадмия в растворе
от времени протекания реакции образования сульфида кадмия в присутствии стабилизатора – олеиновой кислоты
Слайд 28Осаждение из водных растворов
Обычно промежуточные компоненты реакций
Разбавленные растворы – малое пересыщение,
быстрые реакции
Продукт – нанокристаллические порошки
Продукт – нанокристаллические порошки
Слайд 29Сольвотермальный синтез наночастиц
Высокая температура
Высокое давление
Наночастицы металлов, оксидов, халькогенидов, нитридов, фосфидов, гибридные
материалы и материалы с открытой структурой, например, цеолиты
Нанокристаллы веществ, клонных к аморфизации и неустойчивых к высоким температурам
Нанокристаллы веществ, клонных к аморфизации и неустойчивых к высоким температурам
Слайд 31Сольвотермальный синтез наночастиц
Изменение химических свойств растворителя при высоких температурах
органические растворители, высокая
температура - восстановительные свойства
соли благородных металлов в таких средах восстанавливаются до наночастиц металлов
Сверхкритические жидкости - высокие температура и давление
соли благородных металлов в таких средах восстанавливаются до наночастиц металлов
Сверхкритические жидкости - высокие температура и давление
Слайд 32Сольвотермальный синтез наночастиц
Сверхкритические жидкости - диэлектрическая проницаемость, плотность растворов, вязкость и
коэффициент диффузии
СКВ - разрушено более 70% водородных связей, поэтому ее химическая активность много выше
Реакции окисления водой и гидротермального синтеза многокомпонентных наноматериалов
СКВ - разрушено более 70% водородных связей, поэтому ее химическая активность много выше
Реакции окисления водой и гидротермального синтеза многокомпонентных наноматериалов
Слайд 33Сольвотермальный синтез наночастиц
Нанокристаллы сложных оксидов
алюмоиттриевый гранат Al5Y3O12
673К и 30МПа
Al(NO3)3, (YNO3)3, щелочной
раствор - нанокристаллы граната, 20 - 70 нм
Зависимость размера от концентраций
Зависимость размера от концентраций
Слайд 34Сонохимический синтез наночастиц
Применение ультразвука для синтеза частиц
Области сжатия и разрежения при
распространении звуковой волны
Периодические колебания частиц среды
Периодические изменения давления
Периодические колебания частиц среды
Периодические изменения давления
Слайд 36Сонохимический синтез наночастиц
Зависимость порога кавитации
от частоты ультразвука в
аэрированной воде (а)
и
дегазированной воде (б)
Рост и схлопывание пузырька в жидкости при воздействии на нее ультразвука.
Темные полосы – периоды сжатия (положительного
давления), светлые – периоды отрицательного давления
Слайд 37Сонохимический синтез наночастиц
Рост пузырька
Разность давлений – коллапс
Ударная волна в центре
5000…30000К, 5⋅107…108Па,
охлаждение 1010 К/с
Слайд 38Сонохимический синтез наночастиц
≈20 кГц
≈ 50 Вт/см2
Термостатирование
Контроль атмосферы
Обычно - процессы разложения, прежде
всего, металлорганических соединений в схлопывающихся пузырьках
Добавки – стабилизатор, твердые субстраты
Добавки – стабилизатор, твердые субстраты
Слайд 39Сонохимический синтез наночастиц
Разложение карбонилов и нитрозилов металлов в органических растворителях Fe(CO)5,
Co(CO)3NO
Обработка водных растворов комплексов металлов
H2O → H + OH
Ag[NH3]4+ + H = Ag +NH4+ + 3NH3
Дополнительно – стабилизатор, инертная среда
Обработка водных растворов комплексов металлов
H2O → H + OH
Ag[NH3]4+ + H = Ag +NH4+ + 3NH3
Дополнительно – стабилизатор, инертная среда
Слайд 41Микроволновой синтез наночастиц
Принцип нагрева – диэлектрические потери
Преимущества:
Нагрев во всем объеме
Быстрый нагрев
Чистота
метода – «посуда»
Быстрое охлаждение
Металлы – низкая мощность
Быстрое охлаждение
Металлы – низкая мощность
