|
глава 1. Методы синтеза наночастиц и нанопорошков
M
m
C
n
. Из этого ясно, что в условиях газофазного синтеза образование
в системах M-C кубических или додекаэдрических структур в боль-
шей степени определяется кинетическими, а не термодинамически-
ми факторами. Правильный ответ на вопрос о причинах преимуще-
ственного образования той или иной структуры практически важен,
т. к. позволяет направленно получать именно ту модификацию нано-
структурированного материала, которая необходима.
1.3. осаждение из коллоидных растворов
Группа нанотехнологий, которая использует осаждение из колло-
идных растворов, является одной из наиболее востребованных для по-
лучения огромного разнообразия нанопорошков. Общей чертой этой
группы является проведение химических реакций в водных и органи-
ческих растворах солей.
Используемые методы очень разнообразны. Эти методы широко ис-
пользуются для синтеза высокодисперсных порошков различных ве-
ществ в виде осадков, для получения сплошных и дискретных пленок.
Наночастицы из коллоидных растворов получают с помощью хими-
ческой реакции между компонентами раствора и прерывания реак-
ции в определенный момент времени, после чего дисперсная система
переводится из жидкого коллоидного состояния в дисперсное твер-
дое. Первое научное описание получения и оптических свойств ста-
бильных коллоидных растворов золота Au принадлежит М. Фарадею.
По методу химического осаждения после приготовления водных
растворов солей металлов создают подходящие условия для осаждения
и добавляют вещество-осадитель, далее проводят осаждение порош-
ка оксида металла при отделении осадка гидрооксида. Условия осаж-
дения регулируют путем изменения рН, температуры, добавления бу-
ферных растворов. В качестве осадителя наиболее часто используют
растворы аммиака, углекислый аммоний, щавелевую кислоту, оксалат
аммония, а в качестве осаждаемых веществ предпочтительно исполь-
зуют растворимые азотнокислые соли. В результате получают нанопо-
рошки оксидов. При необходимости путем их термообработки в вос-
становительной среде можно получать металлические нанопорошки.
Метод нашел достаточно широкое применение для получения много-
27
1.3. осаждение из коллоидных растворов
компонентных порошков, когда из многокомпонентных растворов
осаждают сразу несколько соединений. Основным недостатком ме-
тода является использование больших объемов, значительное содер-
жание примесей в порошках и большой разброс частиц по размерам.
Осаждение из водных коллоидных растворов применяется для
получения различных халькогенидов (сульфидов, селенидов, теллу-
ридов), обладающих полупроводниковыми свойствами. Так, синтез
нанокристаллических порошков сульфидов осуществляется путем
реакции между водорастворимой солью металла и сульфидизатором
(донор серы). Простейшими сульфидизаторами являются сероводо-
родная кислота H
2
S или сульфид натрия Na
2
S. Например, осаждени-
ем из смеси растворов перхлората кадмия Cd(ClO
4
)
2
и сульфида на-
трия Na
2
S по следующей реакции
Cd(ClO
4
)
2
+ Na
2
S
→
CdS
↓
+ 2NaClO
4
можно получить наноструктурированный сульфид кадмия CdS. Рост
наночастиц CdS прерывают скачкообразным увеличением pH рас-
твора.
При синтезе сульфидов с заданным размером наночастиц в каче-
стве сульфидизатора используется диамид тиоугольной кислоты (тио-
мочевина) (NH
2
)
2
CS и ее производные, например, тиосемикарбазид
H
2
NCSNHNH
2
, тиокарбазид (NH
2
)
2
(NH)
2
CS, тиоацетамид CH
3
CSNH
2
,
аллилтиомочевина C
3
N
5
HNCSNH
2
, ацетилтиомочевина C
3
H
6
N
2
OS,
а также тиосульфат натрия Na
2
S
2
O
3
. Для каждого из этих сульфиди-
заторов характерна определенная скорость формирования и опре-
деленные свойства образуемой пленки или осадка-порошка. Кроме
того, для каждого сульфидизатора имеются свои оптимальные усло-
вия, при которых происходит осаждение сульфидов металлов. Обра-
зование сульфида металла в водном растворе является необратимой
реакцией, а критерием самопроизвольного образования сульфида
является положительное значение химического сродства реакции.
В результате использованию диамида тиоугольной кислоты и варьи-
рования сродства химической реакции осаждения PbS удается регу-
лировать размер получаемых частиц сульфида.
Размер наночастиц сульфида кадмия, полученного методом хи-
мического осаждения с использованием диамида тиоугольной кис-
28
Do'stlaringiz bilan baham: |
