МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ

Получение может быть основано либо на процессе диспергирования либо на процессе конденсации - в зарубежной литературе эти методы делятся на две группы: «top-down» — «сверху вниз», т.е. уменьшение размеров, измельче-ние, и «bottom-uр» — «снизу вверх», т.е. создание наноструктур из более мелких исходных компонентов, точнее из атомов и молекул (наглядно оба подхода иллюстрирует рис. 3).

го тела, как правило, не позволяет получить наночастицы, так как механическая активация приводит к ускорению процессов массопереноса за счет образования метастабильных дефектов. Кроме того, часть запасенной упругой энергии переходит в тепло и температура в зоне удара может заметно повышаться. Все это благоприятствует протеканию процессоврекристаллизации вещества и залечивания дефектов, препятствующих дальнейшему измельчению.

Перечень наиболее широко используемых на практике конденсационных методов включает физическое или химическое осаждение из газовой или жидкой фаз.

Методы конденсации из газовой фазы можно разделить на две группы:

(1) методы физической конденсации

(2) методы химической конденсации.

При физической конденсации состав пара и образующегося при конденсации твердого вещества одинаков. При химической конденсации происходит разложение паров вещества с образованием твердого продукта, химический состав который отличен от состава пара.

Для перевода вещества в пар используют различные способы нагревания: термическое, лазерное, плазменное, пламенное.

Методы конденсации из газовой фазы широко используются не только для получения нанопорошков, но и для получения нанопленок, нанотрубок и других полых фигур различной формы.

Методы химического осаждения заключаются в совместном осаждении (соосаждении) компонентов продукта из раствора в виде нерастворимых солей или гидроксидов. Для осаждения гидроксидов в качестве исходных реагентов используются нитраты или ацетаты, а в качестве осадителя - растворы аммиака или щелочи.

Для осаждения оксалатов в качестве исходных реагентов используются нитраты или ацетаты, а в качестве осадителей - смеси щавелевая кислота - аммиак, щавелевая кислота - триэтиламин, либо избыток насыщенного раствора оксалата аммония при фиксированной кислотности раствора, либо водный раствор диметилоксалата.

Осаждение карбонатов аналогично оксалатам. В качестве осадителя при осаждении карбонатных солей используются избыток гидрокарбоната аммония, избыток карбоната натрия либо карбонат тетраметиламмония. Осаждение проводят при pH > 8, создаваемом добавлением раствора аммиака или гидроксида натрия. Однако приходится уделять особое внимание стадии промывки осадка, поскольку примеси щелочных металлов могут изменять свойства получаемых материалов.

Пример синтеза сложного оксида этим методом, описанный в литературе, - получение Mg₄Nb₂O₉.

Нанопорошки простых оксидов можно получить таким простым способом как разложение термически нестойких солей (нитратов, сульфатов, ацетатов, оксалатов) и гидроксидов. При разложении этих веществ выделяются газообразные продукты, что приводит к диспергированию твердого продукта реакции. Как правило, чем ниже температура проведения процесса, тем мельче частицы образующегося оксида. Поэтому наиболее мелкодисперсные оксиды получаются при разложении гидроксидов, т.к. температура их разложения, в ряде случаев, обычно ниже, чем солей.

Например, как следует из литературных источников, самые мелкие частицы оксида никеля (5 нм) получаются при разложении гидроксида никеля при температуре 2200С. При разложении нитрата при 3500С образуется порошок с размером зерен 40 нм, а при разложении ацетата при 375⁰С - порошок NiO со средним размером частиц 23 нм.

Таким образом, этот простой метод, не требующий никакого

оборудования, кроме печи, позволяет получать нанопорошки простых

оксидов с размером частиц (однако трудно контролируемым) порядка

единиц-десятков нанометров.