Материалы и методы нанотехнологий : учебное пособие

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