Презентация Нанотехнологии. Методы получения наноматериалов. (Лекция 2) онлайн

Содержание слайда: Нанотехнологии. Методы получения наноматериалов: Лекция 2

Содержание слайда: Важные факторы, которые необходимо учитывать в ходе синтеза наночастиц: Неравновесность систем (позволяет добиться спонтанного зародышеобразования и избежать роста и агрегации сформировавшихся наночастиц); Высокая химическая однородность (обеспечивается, если в процессе синтеза не происходит разделения компонентов как в пределах одной наночастицы, так и между частицами); Монодисперсность (необходимо синтезировать частицы с достаточно узким распределением по размерам).

Содержание слайда: Методы получения наноматериалов: Bottom-up: Газофазный синтез: Испарение в электрической дуге Лазерное испарение Химическое осаждение из газовой фазы Магнетронное распыление Синтез в нанореакторах Золь-гель метод Гидротермальный синтез Синтез из сверхкритических растворов

Содержание слайда: Газофазный синтез – испарение и конденсация Установки различаются: способом ввода испаряемого материала, методом подвода энергии для испарения, рабочей средой, организацией процесса конденсации, системой сбора полученного дисперсного продукта

Содержание слайда: способы ввода испаряемого материала: Из тигля В виде проволоки впрыскивание порошка впрыскивание струи жидкости рабочая среда: вакуум, неподвижный инертный газ, поток газа, в том числе в струе плазмы

Содержание слайда: Подвод энергии может осуществляться: непосредственным нагревом, пропусканием электрического тока через проволоку, электродуговым разрядом в плазме, индукционным нагревом токами высокой и сверхвысокой частоты, лазерным излучением, электронно-лучевым нагревом

Содержание слайда: Основные закономерности образования наночастиц при газофазном синтезе: Образование частиц происходит в зоне конденсации, которая тем больше, чем ниже давление газа. Размер наночастиц быстро увеличивается с ростом давления газа, а при высоких давлениях происходит формирование наночастиц некоторого равновесного размера, практически не зависящего от давления в камере. При переходе от менее плотного газа-носителя к более плотному при одном и том же давлении происходит увеличение размера частиц в несколько раз.

Содержание слайда: Золь-гель метод Золь-гель технология – метод получения материалов с определенными химическими и физико-химическими свойствами, включающий получение золя и последующий перевод его в гель. Этот метод позволяет получить мелкодисперсные порошки, волокна или тонкие пленки из растворов при температурах, более низких, чем в случае традиционных твердофазных систем.

Содержание слайда: Золь-гель метод Стадии: прекурсор, золь, гель, старение, высушивание термообработка

Содержание слайда:

Содержание слайда: 1. Низкая температура процесса получения геля: 1. Низкая температура процесса получения геля: 2. Высокая гомогенность и чистота получаемого материала на молекулярном уровне 3. Возможность изменения условий формирования продукта 4. Возможность ультразвукового воздействия на раствор и осадок

Содержание слайда:

Содержание слайда: Золь-гель процесс:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Коллоидные квантовые точки (ККТ) представляют собой полупроводниковые нанокристаллы с характерными размерами от единиц до десятков нанометров, созданные на основе неорганических полупроводниковых материалов и покрытые монослоем стабилизатора. Коллоидные квантовые точки (ККТ) представляют собой полупроводниковые нанокристаллы с характерными размерами от единиц до десятков нанометров, созданные на основе неорганических полупроводниковых материалов и покрытые монослоем стабилизатора. Рисунок 1 – Схематическое изображение коллоидной квантовой точки, покрытой стабилизатором в процессе образования .

Содержание слайда:

Содержание слайда: Методы получения коллоидных КТ Методы получения коллоидных КТ Они позволяют получать нанокристаллы элементов II-IVгрупп (напр. ZnS) или III-V(InP, GaAs) периодической системы, сферической формы и диаметрами частиц от 1 до 5 нм в водных средах или органических растворителях. Путь синтеза коллоидных КТ лежит через создание монодисперсных коллоидных растворов первого типа – суспензоидов (иногда их также называют необратимыми или лиофобными коллоидами) методом конденсации фазы из пересыщенного раствора. Коллоидные частицы при этом имеют характерную кристаллическую структуру и высокое стремление к агрегации. Наиболее общая методика приготовления коллоида заключается в следующем. В горячую, непрерывно помешиваемую дисперсионную среду впрыскивается состав, содержащий химические реагенты с элементами нужных групп. Происходит быстрая реакция и образование локально пересыщенного раствора, в результате чего – образование зародышей твердой фазы – нуклеация. Рост КТ из пересыщенного раствора происходит довольно быстро, таким образом, концентрация раствора практически мгновенно достигает уровня насыщения, немного превосходя его. На третьем этапе частицы, достигшие определенного критического размера, начинают расти за счет растворения более мелких частиц (созревание Оствальда, эффект Кельвина) .

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Гидротермальный синтез Закрытые системы, водные растворы при температурах свыше 1000 оС  и давлениях выше 1 атм. Одним из наиболее известных наноматериалов, производимых гидротермальным методом, являются синтетические цеолиты.

Содержание слайда: Нанокристаллический TiO2, полученный гидротермальным способом. Автор: Б. Р. Чурагулов, МГУ им. М. В. Ломоносова.

Содержание слайда: Синтез наноструктур в пленках Ленгмюра-Блоджетт Процесс формирования пленки происходит на границе раздела «газ-жидкость».

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Принципиальная схема получения плёнок Ленгмюра-Блоджетт

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Механосинтез Основой механосинтеза является механическая обработка твердых смесей, при которой происходит измельчение и липстическая деформация веществ. Механическое воздействие при измельчении материалов носит импульсный характер, поэтому возникновение поля напряжений происходит не в течение всего времени пребывания в реакторе, а только в момент соударения частиц.

Содержание слайда: Механосинтез Мельницы: барабанные, роликовые, планетарные, шаровые и вибрационные Средний размер частиц от 5 до 200 нм.

Содержание слайда: Детонационный синтез Получают алмазные порошки Метод - ударно-волновая обработка Размер наночастиц - около 4 нм.

Содержание слайда: Электровзрыв взрыв органических веществ с высоким содержанием углерода и низким содержанием кислорода.

Содержание слайда: Сонохимия - это применение ультразвука в химических реакциях и процессах механизмом, вызывающим звукохимические эффекты в жидкостях, служит явление акустической кавитации Кавитация — образование в жидкой среде массы пульсирующих пузырьков сонолюминесценция — звук превращается в свет.