Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.

Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Основні методи синтезу та стабілізації наносистем

Содержание

Умови синтезу наночасточокза Я. Фендлером (J.H. Fenfler): Нерівноважність систем.Вузький розподіл по розмірам. Чітка залежність функціональних характеристик від розміру. Однорідність складу.Відтворюваність.Уникнути:Досягти:АгрегаціїДомішок (та сорбції на поверхні)Широкого розподілу по розмірамЗміни морфології наночасточокНеобхідного розміруОднорідні наночасточки контрольованої формиНеобхідного складу та будовиВідтворюваності
Основні методи синтезу та стабілізації наносистем Частина 1 Лекція №3, 27.02.16 Умови синтезу наночасточокза Я. Фендлером (J.H. Fenfler): Нерівноважність систем.Вузький розподіл по розмірам. Класифікація методів синтезу: Два підходи до синтезу:Диспергаційний (Top-down):Механічний помел;механосинтез;Електровибух, літографіяКонденсаційний (bottom-up):Випаровування;Синтез в нанореакторах;Золь-гель метод;Сольвотермальний. Диспергаційні методи:Механічний помел; Механосинтез;Ультразвукове диспергування;Детонаційний синтез;Електровибух;Розклад. Диспергаційні методи:Помел за ударним механізмом Млини: ПРИНЦИП ДІЇбарабаннийвібраційнийструйний Переваги та недоліки млинів МеханосинтезВикористовується:синтез інтерметалідів;йонних та молекулярних кристалівкарбідів, нітридів, фосфідів.Постадійність:Початкова деформація кристалічних ґраток;Утворення, накопичення та механічна активація прискорює процеси масопереносучастина пружної енергії перетворюється у теплоПоява метастабільних дефектівагрегаціяЗростає Механічна активація гетерогенних реакцій:Глибоке диспергуванняНайтвердіший компонентНайм'якіший компонентФункція подрібненняФункція ПАРдеформуєтьсяподрібнюється Застосування механосинтезу:Планетарний млин, 90 хвНизькотемпературний відпал 600 0С Зростання акустичної енергіїКавітації:гаряча ділянкаІніціювання сонохімічної реакції:T = 5000 KP = 500-1000 атм.Локальна Детонаційний синтезПереваги: розмір 2-20 нм, сферична форма;Недоліки: складне коштовне обладнання, широкий розкид ЕлектровибухЕлектровибух – пружний імпульс струму протягом 10-5-10-7с, що супроводжується вибухом провідного матеріалу;Провідник, РозкладNiONi(OH)2Ni(NO3)2Ni(OOCH3)22200C3500C3800C5 нм40 нм50 нм Конденсаційні методи синтезуЗ газової фазиз розчинівв нанореакторах-плазмохімічний метод;- Гідроліз у полум'ї;- Лазерне Конденсація з газової фазиФізичне осадження (Physical Vapor Decomposition) Хімічне осадження (Chemical Vapor Decomposition) Розклад на поверхні Хімічні методи:Плазмохімічний методНагрівання сировини Хімічні методи: 2.Метод піролізуTiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl1 – поток Фізичні методи: аерозольний методРозрідження у вакуумі з наступною конденсацієюНедоліки: необхідність високого Конденсаційні методи синтезуЗ газової фазиз розчинівв нанореакторах-плазмохімічний метод;- Гідроліз у полум'ї;- Лазерне СпівосадженняЕтапи:Приготування прекурсору;Зневоднення;ВідпалСумісне осадження компонентів:гідроксидів;Оксалатів;Карбонатів.Перваги: доступність, можливість одержання широкого кола сполук.Недоліки: широкий діапазон Золь-гель метод: утворення міцелярних та полімерних гелів Сольвотермальний синтезПроводять в автоклавах, частіше футерованих тефлоном;Дозволяє отримувати продукти різної морфології та Кріохімія Діаграма стану ПАР - H2O - маслоСферичні міцелиЦиліндричні міцелиГексагональна упаковкаКубічна упаковкаКристали ПАРОбернена Нанореактори: упорядкована матриця, реактор для здійснення хімічних перетворень в обмеженому об'ємі, розмір Нанореактори: Синтез у розчині:Синтез мезопористого SiO2 в середовищі рідкого кристалуМіцела ПАРРідкий кристал ПАРКомпозит Синтез наночасточок у впорядкованих матрицях: нульвимірніодновимірнідвовимірні50 АШаруваті подвійні гідроксиди:Цеоліти з порами чи каналамиМm/n[(AlO2)x(SiO2)y]×zH2O Електровзривний,плазмохімичний,механосинтезКарбіди, нітридиЕлектровзривний,плазмохімичний,лазерна абляція,Піроліз, золь–гель, сольвотермальнийОксидні наночасточки Методи синтезуТипГазосинтез,плазмохімічнийКремній, силіцидиПлазмохімічний, піролізВуглецеві наноалотропиДетонаційнийнаноалмазЕлектровзривний,плазмохімичний,лазерна абляція, Яким шляхом піти для одержання необхідних наносистем? Короткі нотатки:Методи синтезу наносистем класифікують за агрегатним станом реагентів, за фізико-хімією взаємодій, Рекомендована література:C.-H. Yu, Kin Tam, Edman S.C. Tsang,// Chemical Methods for Preparation of Nanoparticles
Слайды презентации

Слайд 2 Умови синтезу наночасточок
за Я. Фендлером (J.H. Fenfler):
Нерівноважність

Умови синтезу наночасточокза Я. Фендлером (J.H. Fenfler): Нерівноважність систем.Вузький розподіл по

систем.
Вузький розподіл по розмірам. Чітка залежність функціональних характеристик від

розміру.
Однорідність складу.
Відтворюваність.

Уникнути:

Досягти:

Агрегації
Домішок (та сорбції на поверхні)
Широкого розподілу по розмірам
Зміни морфології наночасточок

Необхідного розміру
Однорідні наночасточки контрольованої форми
Необхідного складу та будови
Відтворюваності синтезу

Слайд 3 Класифікація методів синтезу:

Класифікація методів синтезу:

Слайд 4 Два підходи до синтезу:

Диспергаційний (Top-down):


Механічний помел;
механосинтез;
Електровибух, літографія



Конденсаційний (bottom-up):


Випаровування;
Синтез

Два підходи до синтезу:Диспергаційний (Top-down):Механічний помел;механосинтез;Електровибух, літографіяКонденсаційний (bottom-up):Випаровування;Синтез в нанореакторах;Золь-гель метод;Сольвотермальний.

в нанореакторах;
Золь-гель метод;
Сольвотермальний.


Слайд 5 Диспергаційні методи:
Механічний помел;
Механосинтез;
Ультразвукове диспергування;
Детонаційний синтез;
Електровибух;
Розклад.

Диспергаційні методи:Механічний помел; Механосинтез;Ультразвукове диспергування;Детонаційний синтез;Електровибух;Розклад.

Слайд 6 Диспергаційні методи:
Помел за ударним механізмом

Диспергаційні методи:Помел за ударним механізмом

Слайд 7 Млини: ПРИНЦИП ДІЇ
барабанний
вібраційний
струйний







Млини: ПРИНЦИП ДІЇбарабаннийвібраційнийструйний

Слайд 8 Переваги та недоліки млинів

Переваги та недоліки млинів

Слайд 9 Механосинтез
Використовується:
синтез інтерметалідів;
йонних та молекулярних кристалів
карбідів, нітридів, фосфідів.
Постадійність:
Початкова деформація

МеханосинтезВикористовується:синтез інтерметалідів;йонних та молекулярних кристалівкарбідів, нітридів, фосфідів.Постадійність:Початкова деформація кристалічних ґраток;Утворення, накопичення

кристалічних ґраток;
Утворення, накопичення та взаємодія точкових та лінійних дефектів.
Диспергування

речовин на блоки.
Утворення проміжних, метастабільних станів при контактів фаз; хімічна гомогенізація.
Релаксація до рівноважного стану.

Слайд 10 механічна активація прискорює процеси масопереносу
частина пружної енергії перетворюється

механічна активація прискорює процеси масопереносучастина пружної енергії перетворюється у теплоПоява метастабільних

у тепло
Поява метастабільних дефектів
агрегація
Зростає температура в зоні удару
Домішка нерівноважних

фаз

Рекристалізація речовини









Механосинтез: недоліки


Слайд 11
Механічна активація гетерогенних реакцій:
Глибоке диспергування
Найтвердіший компонент
Найм'якіший компонент
Функція подрібнення
Функція

Механічна активація гетерогенних реакцій:Глибоке диспергуванняНайтвердіший компонентНайм'якіший компонентФункція подрібненняФункція ПАРдеформуєтьсяподрібнюється

ПАР








деформується
подрібнюється

Слайд 12 Застосування механосинтезу:
Планетарний млин,
90 хв
Низькотемпературний
відпал 600 0С

Застосування механосинтезу:Планетарний млин, 90 хвНизькотемпературний відпал 600 0С

Слайд 13 Зростання акустичної енергії
Кавітації:

гаряча ділянка
Ініціювання сонохімічної реакції:









T = 5000

Зростання акустичної енергіїКавітації:гаряча ділянкаІніціювання сонохімічної реакції:T = 5000 KP = 500-1000

K
P = 500-1000 атм.
Локальна електризація

















Подвійний електричний шар

Подвійний електричний шар





Ультразвукове

диспергування

Слайд 14 Детонаційний синтез
Переваги: розмір 2-20 нм, сферична форма;
Недоліки: складне

Детонаційний синтезПереваги: розмір 2-20 нм, сферична форма;Недоліки: складне коштовне обладнання, широкий

коштовне обладнання, широкий розкид по розмірам




В.Ю. Долматов /Ультрадисперсные алмазы

детонационного синтеза:свойства и применение//Успехи химии (7) 2001 с.687 - 703

Синтез наноалмазів:
P>10 ГПа , Т>3000К, з органічних сполук CH4 = C + 2H2

Камера
вибуху

Інертний
газ

циклон

Збірник

Суспензія первинної суміші

Суха первинна суміш

Магнітна сепарація

Фільтрування

Слайд 15 Електровибух
Електровибух – пружний імпульс струму протягом 10-5-10-7с, що

ЕлектровибухЕлектровибух – пружний імпульс струму протягом 10-5-10-7с, що супроводжується вибухом провідного

супроводжується вибухом провідного матеріалу;

Провідник, що вибухає під дією струму









Слайд 16 Розклад
NiO
Ni(OH)2
Ni(NO3)2
Ni(OOCH3)2
2200C
3500C
3800C


5 нм
40 нм
50 нм

РозкладNiONi(OH)2Ni(NO3)2Ni(OOCH3)22200C3500C3800C5 нм40 нм50 нм

Слайд 17 Конденсаційні методи синтезу
З газової фази
з розчинів
в нанореакторах
-плазмохімічний метод;
-

Конденсаційні методи синтезуЗ газової фазиз розчинівв нанореакторах-плазмохімічний метод;- Гідроліз у полум'ї;-

Гідроліз у полум'ї;
- Лазерне випаровування;
Аерозольна конденсація;
кріоконденсація

-співосадження;
Золь-гель метод;
Сольвотермальний синтез;
Заміна розчинника;
Мікрохвильовий;
Швидкий

термічний розклад;
кріохімічний метод;

-обернені міцели;
в плівках Ленгмюрра – Блоджет;
Синтез в рідких кристалах;
Самозбірні шари.







Слайд 18 Конденсація з газової фази
Фізичне осадження
(Physical Vapor Decomposition)

Конденсація з газової фазиФізичне осадження (Physical Vapor Decomposition) Хімічне осадження (Chemical Vapor Decomposition) Розклад на поверхні


Хімічне осадження
(Chemical Vapor Decomposition)
Розклад на поверхні

Слайд 19 Хімічні методи:Плазмохімічний метод
Нагрівання сировини

Хімічні методи:Плазмохімічний методНагрівання сировини

Слайд 20 Хімічні методи: 2.Метод піролізу
TiCl4 + 2H2O = TiO2

Хімічні методи: 2.Метод піролізуTiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl1 –

+ 4HCl
1 – поток газу-носія, 2 – джерело вихідних

речовин, 3 – клапани регулювання, 4 – робоча камера, 6 – цилиндр охолодження, 7 – коллектор

реакція

Нуклеація та ріст
наночасточок

агломерація

Слайд 21 Фізичні методи:
аерозольний метод
Розрідження у вакуумі з наступною конденсацією
Недоліки:

Фізичні методи: аерозольний методРозрідження у вакуумі з наступною конденсацієюНедоліки: необхідність

необхідність високого вакууму та дорого обладнання
метод молекулярних пучків; для одержання

шарів повщиною до 10 нм;

підкладка

Молекулярні
пучки

Джерела з
нагрівачами

Слайд 22 Конденсаційні методи синтезу
З газової фази
з розчинів
в нанореакторах
-плазмохімічний метод;
-

Конденсаційні методи синтезуЗ газової фазиз розчинівв нанореакторах-плазмохімічний метод;- Гідроліз у полум'ї;-

Гідроліз у полум'ї;
- Лазерне випаровування;
Аерозольна конденсація;
кріоконденсація

- співосадження;
Золь-гель метод;
Сольвотермальний синтез;
Заміна

розчинника;
Мікрохвильовий;
Швидкий термічний розклад;
кріохімічний метод;

-обернені міцели;
в плівках Ленгмюрра – Блоджет;
Синтез в рідких кристалах;
Самозбірні шари.







Слайд 23 Співосадження
Етапи:
Приготування прекурсору;
Зневоднення;
Відпал
Сумісне осадження компонентів:
гідроксидів;
Оксалатів;
Карбонатів.
Перваги: доступність, можливість одержання широкого

СпівосадженняЕтапи:Приготування прекурсору;Зневоднення;ВідпалСумісне осадження компонентів:гідроксидів;Оксалатів;Карбонатів.Перваги: доступність, можливість одержання широкого кола сполук.Недоліки: широкий

кола сполук.
Недоліки: широкий діапазон розмірів, включення домішок.
Розчин А
Nb2O5 +

HF

Розчин B
Mg(NO3)2


pH = 12

1000C 12 год

7500С
12 год

Слайд 24 Золь-гель метод: утворення міцелярних та полімерних гелів

Золь-гель метод: утворення міцелярних та полімерних гелів

Слайд 25 Сольвотермальний синтез
Проводять в автоклавах, частіше футерованих тефлоном;
Дозволяє отримувати

Сольвотермальний синтезПроводять в автоклавах, частіше футерованих тефлоном;Дозволяє отримувати продукти різної морфології

продукти різної морфології та дисперсності залежно від варіювання температури,

концентрації розчину, часу обробки.

ZnO, отриманий гідротермальним методом при різних C(Zn(NO3)2)

C(Zn(NO3)2) = 0,005M

C(Zn(NO3)2) = 0,04M

C(Zn(NO3)2) = 0,05M

Слайд 26 Кріохімія

Кріохімія

Слайд 27 Діаграма стану ПАР - H2O - масло
Сферичні
міцели
Циліндричні

Діаграма стану ПАР - H2O - маслоСферичні міцелиЦиліндричні міцелиГексагональна упаковкаКубічна упаковкаКристали

міцели
Гексагональна упаковка
Кубічна упаковка
Кристали ПАР
Обернена гексагональна упаковка
Обернена кубічна упаковка
Ламелярна структура
Обернені

циліндричні
міцели

Обернені
сферичні міцели

масло

Неупорядковане середовище

Слайд 28 Нанореактори:
упорядкована матриця, реактор для здійснення хімічних перетворень

Нанореактори: упорядкована матриця, реактор для здійснення хімічних перетворень в обмеженому об'ємі,

в обмеженому об'ємі, розмір якого не перевищує 100 нм

хоча б в одному напрямі і обмежений фізично розмірами елементів впорядкованої системи.

Нанореактор

Функція нанореакторів

Попередження злиття та росту наночасточок при синтезі, контроль розміру продукту

Класифікація

За розмірністю утворених пор виділяють: нуль -, одно - та двомірні нанореактори

Слайд 29 Нанореактори:

Нанореактори:

Слайд 30 Синтез у розчині:
Синтез мезопористого SiO2 в середовищі рідкого

Синтез у розчині:Синтез мезопористого SiO2 в середовищі рідкого кристалуМіцела ПАРРідкий кристал

кристалу
Міцела ПАР
Рідкий кристал ПАР
Композит з SiO2
введення SiO2
Відпал
у O2
ХАРАКТЕРИСТИКИ:
-

контрольований розмір пор (1-100 нм),
- однорідність розподілу пор за розміром;
- упорядкованість пор,
- синтез анізотропних систем,
- ізольованість каналів-пор,
- вирішення проблеми агрегації та хімічної ізоляції наночасточок.

Слайд 31 Синтез наночасточок у впорядкованих матрицях:
нульвимірні
одновимірні
двовимірні






50 А
Шаруваті подвійні

Синтез наночасточок у впорядкованих матрицях: нульвимірніодновимірнідвовимірні50 АШаруваті подвійні гідроксиди:Цеоліти з порами чи каналамиМm/n[(AlO2)x(SiO2)y]×zH2O

гідроксиди:

Цеоліти з порами чи каналами
Мm/n[(AlO2)x(SiO2)y]×zH2O

Слайд 32 Електровзривний,
плазмохімичний,
механосинтез


Карбіди, нітриди
Електровзривний,
плазмохімичний,
лазерна абляція,
Піроліз, золь–гель, сольвотермальний


Оксидні наночасточки
Методи синтезу
Тип
Газосинтез,
плазмохімічний
Кремній,

Електровзривний,плазмохімичний,механосинтезКарбіди, нітридиЕлектровзривний,плазмохімичний,лазерна абляція,Піроліз, золь–гель, сольвотермальнийОксидні наночасточки Методи синтезуТипГазосинтез,плазмохімічнийКремній, силіцидиПлазмохімічний, піролізВуглецеві наноалотропиДетонаційнийнаноалмазЕлектровзривний,плазмохімичний,лазерна


силіциди
Плазмохімічний, піроліз
Вуглецеві наноалотропи
Детонаційний

наноалмаз
Електровзривний,
плазмохімичний,
лазерна абляція, механосинтез, кріохімія



Метали, сплави
Методы синтеза
Тип
Вибір та

оптимізація методу синтезу:

Слайд 33 Яким шляхом піти для одержання необхідних наносистем?

Яким шляхом піти для одержання необхідних наносистем?

Слайд 34 Короткі нотатки:
Методи синтезу наносистем класифікують за агрегатним станом

Короткі нотатки:Методи синтезу наносистем класифікують за агрегатним станом реагентів, за фізико-хімією

реагентів, за фізико-хімією взаємодій, за зміною розміру та енергетики;

за зміною розмірів часточок виділяють диспергаційний (top-down) та конденсаційні (bottom-up) підходи.
При виборі методів синтезу враховують методи стабілізації часточок, середовище (в міцелах, нанореакторах, в газовій суміші), можливість впливу домішок.
Для певного класу наносистем е специфічні методи одержання. Наприклад, для наноалмазів – детонаційний
  • Имя файла: osnovnі-metodi-sintezu-ta-stabіlіzatsії-nanosistem.pptx
  • Количество просмотров: 118
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Радиотолқындар. Радиотолқындар мен инфрақызыл сәулелердің
Следующая - Моя будущая профессия механик

Похожие презентации

СЕРА. СЕРОВОДОРОДНАЯ, СЕРНАЯ И СЕРНИСТАЯ КИСЛОТЫ. СЕРА. СЕРОВОДОРОДНАЯ, СЕРНАЯ И СЕРНИСТАЯ КИСЛОТЫ. 106
АКТИВІЗАЦІЯ ТВОРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ СТВОРЕННЯ І ВИКОРИСТАННЯ ПРОЕКТІВ У POWER POINT НА УРОКАХ ХІМІЇ АКТИВІЗАЦІЯ ТВОРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ СТВОРЕННЯ І ВИКОРИСТАННЯ ПРОЕКТІВ У POWER POINT НА УРОКАХ ХІМІЇ 109
Теория Витализма Теория Витализма 157
Фосфор. Соединения фосфора Фосфор. Соединения фосфора 118
Окислительно - восстановительные свойства серной кислоты Окислительно - восстановительные свойства серной кислоты 127
Крем Крем 149
Основные понятия химии. Понятия и определения Основные понятия химии. Понятия и определения 150
Спирты, их свойства и применение Спирты, их свойства и применение 131
ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКАНОВ. ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКАНОВ. 125
Чистые вещества и смеси Чистые вещества и смеси 100
Презентация по химии на тему Химические свойства алкинов (10 класс) Презентация по химии на тему Химические свойства алкинов (10 класс) 162
Подготовка к ЕГЭ по химии Подготовка к ЕГЭ по химии 150
Этиловый спирт и его влияние на организм человека Этиловый спирт и его влияние на организм человека 179
Алкины. Презентация по химии Алкины. Презентация по химии 161
Превращения веществ. Роль химии в жизни человека Превращения веществ. Роль химии в жизни человека 158
ПРЕЗЕНТАЦИЯ по ХИМИИ: ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ПРЕЗЕНТАЦИЯ по ХИМИИ: ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ 136
Сказка о братьях-карбонатах Сказка о братьях-карбонатах 146
Презентация внеклассного мероприятия Моя малая Родина- поселок Оболенск Презентация внеклассного мероприятия Моя малая Родина- поселок Оболенск 54
Направление окислительно-восстановительного процесса Направление окислительно-восстановительного процесса 119
Карбоновые кислоты химия Карбоновые кислоты химия 183
Отчет по месячнику химии Отчет по месячнику химии 115
Химические свойства солей Химические свойства солей 128
Лекарства дома Лекарства дома 103
Строение крахмала Строение крахмала 135
Алмазы Алмазы 124
Разнообразие жизни на Земле Разнообразие жизни на Земле 118
Химия биогенных элементов p -блока Химия биогенных элементов p -блока 147
Путешествие в страну Металлию Путешествие в страну Металлию 115
Йод как химический элемент Йод как химический элемент 129
Кадмий Кадмий 178