Получение наночастиц Fe 3o 4 методом старения осадка Fe(OH) 2

ЖК на основе LiDoBS имеет максимум проводимости 33мСм/см для гексагональной структуры. При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ наблюдается снижение удельной проводимости до 0.35мСм/см, которое не зависит от структуры ЖК.

Для системы NaDoBS/вода значительной проводимостью обладает только смесь ламеллярной и изотропной фазы 37мСм/см. Переход ЖК в ламеллярную фазу приводит к резкому падению проводимости. Схожее поведение демонстрирует система KDoBS/вода, где наблюдается значительное снижение проводимости на границе двухфазной и однофазной области.

Библиографический список

1. Matveeva A. G., Yurtov E. V., Prokopova L. A. Electrical properties of liquid crystals based on potassium laurate //Theoretical Foundations of Chemical Engineering -2012. - V. 46, No 4. - P.395-400.

2. Phase transitions, intermolecular interactions and electrical conductivity behavior in carbon multiwalled nanotubes/nematic liquid crystal composites /N. Lebovka [a.o.] //Journal of Molecular Structure. - 2008. - No 887. - P.135-143.

УДК 544.778.4

Г.Г. Ларин, А.В. Викторова, А.Г. Мурадова, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ FesO4 МЕТОДОМ СТАРЕНИЯ ОСАДКА Fe(OH)i

Были получены наночастицы Fe3O4 методом старения осадка Fe(OH)2 при температурах 25 и 75 °С соответственно. Размер и структуру наночастиц Fe3O4 определяли методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Было установлено, что при увеличении температуры старения осадка Fe(OH)2 средний размер наночастиц Fe3O4 уменьшается от 73±20 нм до 33±15 нм.

Fe3O4 nanoparticles by method of aging Fe(OH)2 at the temperatures 25 °C and 75 temperatures were obtained. The size and structure of Fe3O4 nanoparticles were determined by transmission electron microscopy and X-ray analysis. It was found that the increasing temperature aging precipitate Fe (OH)2 the average size Fe3O4 nanoparticles from 73 ± 20 nm to 33 nm ± 15 nm is reduced.

Наночастицы Fe3O4 вследствие их доступности, высокой технологичности процессов получения и низкой токсичности для организма человека являются перспективными материалами для промышленности и медицины.

Наночастицы Fe3O4 находят применение в аэрокосмической промышленности, военной технике, строительстве, робототехнике и др.

Стоит отметить, что эффективность применения наночастиц (НЧ) в различных областях существенно предопределяется их размером. Свойства наноматериалов зависят от размера, формы и структуры наночастиц, поэтому, изменяя их, можно в определенных пределах влиять на характеристики материала.

Одним из методов получения НЧ Fe3O4 является метод старения осадка Fe(OH)2. Преимуществами метода является возможность получения НЧ с заданными размерами, минимальными энергетическими и экономическими затратами, высокой чистотой получаемого продукта. Метод старения основан на осаждении гидроксида железа (II), с последующим проведением старения в присутствии окислителя при различных температурах. В литературе рассмотрены различные условия синтеза НЧ, которые оказывают

влияние на дисперсность, структуру и морфологию, свойства [1,2]. Одним из важных параметров, оказывающих влияние на размер наночастиц, является температура. Увеличение температуры способствует изменению скорости физико-химических процессов при синтезе НЧ, например, скорости диффузии прекурсоров, зародышеобразования, роста кристаллов. Изменение температуры синтеза позволяет получать НЧ различного размера.

В данной работе были получены НЧ Fe3O4 методом старения при температурах старения осадка Fe(OH)2 25 и 75°C соответственно.

Получение наночастиц Fe3O4 методом старения можно разделить на 2 этапа.

Первый этап: Проводили осаждение гидроксида железа (II) по следующей химической реакции:

FeSO4+2NaOH^-Fe (OH) 2+Na2SO4

Для этого были приготовлены водные растворы FeSO4 и NaOH с концентрациями 0.1М (25мл) и 0.02М (480 мл). Через полученные растворы предварительно пропускали инертный азот для удаления растворенного кислорода. К водному раствору FeSO4 добавляли NaOH, продолжая барботирование азотом после осаждения (рН ~12,5).

Второй этап: Проводили старение осадка Fe(OH)2 при термостатировании (Т= 25 °С и 75 °C). В качестве окислителя использовали №NO3.

Возможные суммарные реакции, включающие промежуточные стадии окисления Fe(0^2 до Fe3O4 при взаимодействии с N03- могут быть записаны следующим образом:

3Fe(OH)2 +NO3-^Fe3O4 +NO2- +ЗН2О 3Fe(OH)2+2NOf^ Fe3O4 +2NO- +2H2O +2OH-3Fe(OH)2+2NO ^ 5Fe3O4 +2NH3 +I2H2O

Далее полученный осадок отделяли при помощи постоянного магнита, многократно промывали дистиллированной водой и сушили при комнатной температуре.

Размер и форму частиц полученных образцов определяли методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ LEO912 AB OMEGA). На рисунке 1 приведены микрофотографии образцов Fe3O4.

VV- Т;  А *

200 nm

Рис. 1 Микрофотографии НЧ Ре304, полученных методом старения: (слева) ТстареНия 25 С, (справа) Старения 75 С

30

25

20

-ЧГ

о4

,15

г

10

45 40 35 30 ^ 25

г20

15

10

5

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

20 30 40 50 60 70 80 90 100110

^ нм d, нм

Рис. 2 Распределения по размерам НЧ Ре304, полученных методом старения:

(слева) Тстарения 25 С, (справа) Старения 75 С

Как видно из рис. 1 наночастицы Fe3O4, полученные при различных температурах были кубической формы. Размер НЧ Fe3O4, полученных при температуре 25 °С составлял 73±20 нм, а при температуре 75 °С - 33±15 нм (рис.2).

Для определения кристаллической структуры был проведен рентгеноструктурный анализ образцов наночастиц Fe3O4. Рентгенограммы снимались на дифрактометре ДРОН-4 с компьютерным управлением с использованием монохроматизированного СоКа -излучения.

На рис. 3 представлена дифрактограмма образца наночастиц Fe3O4, полученного методом старения при температуре 25 °С. На дифрактограмме зеленая кривая - экспериментальный спектр, фиолетовая - модельный для фазы Fe3O4 (структурный тип Н1.1). Аналогичный результат представлены и для образца наночастиц Fe3O4, полученного методом старения при температуре 75 °С.

Видно, что экспериментальный и модельный спектры вполне совпадают. Поэтому изученные порошки могут быть отнесены к структурному типу Н1.1. Отметим, что структура типа Н1.1 характерна для магнетита Ре304.

5

0

28. град

Рис.3 Дифрактограмма образца наночастиц Ре304, полученного методом старения при температуре 25°С

Можно сделать вывод, что увеличение температуры старения осадка Fe(OH)2 от 25 до 750С приводит к уменьшению размера НЧ Fe3O4 от 73±20 нм до 33±15 нм. Увеличение температуры одновременно ускоряет процессы зародышеобразования и роста частиц, тем самым средний размер НЧ уменьшается.

Библиографический список

1. Sugimoto T., Matijevic E. Formation of Uniform Spherical Magnetite Particles by Crystallization from Ferrous Hydroxide Gels //Journal of Colloid and Interface Science. -1980.-V. 74, No 1. - P. 227-243.

2. Preparation of size-controlled (30 - 100nm) magnetite nanoparticles for biomedical applications / Nishio K. [a.o.] //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. V.310, -P.2408-2410.

УДК 678.5.06-416:539.21

С. И. Маракулин, А.А. Серцова, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ БОРАТА ЦИНКА

В работе исследовали влияние основных параметров синтеза (рН, температура, время синтеза и пр.) на образование наночастиц бората цинка. Состав, температуры разложения и размер наночастиц бората цинка определяли с помощью рентгенофазового анализа, термогравиметрического анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Было установлено, что температура выше 80°С и время синтеза более 6 часов способствуют образованию бората цинка.

Zinc borate- the main object of research in this work. The influence of the synthesis parameters(pH, temperature, synthesis time, etc.) on the formation of nanoparticles of zinc borate was determined. The size of nanoparticles, decomposition temperature and structure of zinc borate was determined by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and transmission electron microscopy.It was found thatthe temperature is above 80°C and the synthesis of 6 hours promote the formation of zinc borate.

Борат цинка - эффективный замедлитель горения, в основном использующейся как синергетическая добавка к галоген- и фосфорсодержащим соединениям для создания композиций на основе поливинилхлорида, полипропилена, сополимера этилена и винилацетата, полиэфирных смол и полиуретана[1].

Используется борат цинка в качестве антипирена и дымоподавителя как в гидратированном, так и в безводном виде. Главным преимуществом использования гидратированного бората цинка (ZnOB2O3H2O, 2ZnO3B2O37H2O,2ZnO3B2O39H2O, Zü0B203 2H206 2ZnO3B2O33H2O и пр.) является то, что он сохраняет кристаллизационную воду до температур 250 - 300°С, а механизмом снижения горючести полимерных материалов в таком случае будет является процесс выделения кристаллизационной воды с эндотермическим эффектом и охлаждением материала [2]. Использование безводного борат цинка для замедления горения также эффективно, т.к. он катализирует процесс образования полиаро-матических соединений, следовательно, и коксового остатка, который в качестве антипиренов можно использовать как в качестве гидроборатов, так и безводных веществ. Это обусловлено разными физико-химическими механизмами снижения горючести. Эффективно использовать данный замедлитель горения в полимерных композициях, температуры интенсивного разложения которых превышают 250°С [3].