ПОЛУЧЕНИЕ НАНОПОРОШКОВ МЕДИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

Какимова Маншуе Гинаятовна,

канд. хим. наук, старший преподаватель, КазНУ им. аль-Фараби,

Казастан, г. Алматы

E-mail: M_Kakimova@mail.ru

Жусупова Айсулу Кайиргельдиновна

канд. хим. наук, старший преподаватель, КазНУ им. аль-Фараби,

Казастан, г. Алматы

E-mail: zh.aisulu@mail.ru

Несмотря на бурное развитие нанотехнологии применение нанопорошков, металлических и не металлических материалов, традиционные методы получения металлических порошков ещё долго не утратят своего значения [4]. Металлические порошки могут быть получены различными физическими – химическими методами, но ни один из них не может сравниться с электрохимическим по объёмам производства и применения в порошковой металлургии. Электрохимический способ позволяет получить с заданными свойствами порошки железа, меди, цинка, никеля и др. металлов.

В данной работе электрохимическим способом получены нанопорошки меди и исследованы физическими - химическими методами (электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, дифрактометр).

С помощью сканирующего электронного микроскопа Qanta 3D [1] были получены фото снимки порошка меди и железа, а также были определены размеры частиц которые отличались в радиусе от 30 нм до 300 мкм (рисунки 1а и 1б).

Рисунок 1 - Фото снимки наночастиц меди и железа, полученные с помощью электронного микроскопа

На Hecus S3-Micro дифрактометре в исследуемых порошках с помощью метода малоугольного рентгеновского рассеивания определялись распространения частиц по размеру. На 2-рисунке приведены средние значения распространения частиц по размеру.

Рисунок 2 - Функция объемного распространения по размерам частиц

Рентгено - структурные исследования проводились на рентгенном дифрактометре ДРОН-2, облученные дозой 1 Мрад при повороте детектора на полные 130⁰ в течение 1-го часа. Это действие проводилось для каждого порошка. Были заметны пики облучения, что стало причиной соединения мелких частиц в крупные. Частицы, которые не соединились до облучения, соединялись с помощью прилипания частиц.

Для глубокого исследования структур исследуемых порошков их облучали в разных дозах электронами 2 МэВ энергией. Нанопорошки облучали в вакуумной камере с помощью ускорителя электронов ЭЛУ-4.

На рисунке 3,4,5 показаны дифрактограммы доз 1; 5 и 10 Мрад нанопорошка меди облученные электронами.

Для определения параметров в разных фазах были рассчитаны радиусы атомов в кластерах (таблица).

Разность радиуса атомов может быть за счет разных делокализациированных валентных электронных чисел в кластерах образованных атомами. Согласно этому в простых кластерах кубической структуры атомы теряют три электрона: один электрон из внешнего s уровня и 2 электрона из d уровня [2]. В кластерах F₁ структуры атома теряют один электрон из внешнего s уровня, в кластерах F₂ структуры атома теряют один электрон из внешнего s уровня и один электрон из d уровня.

Таблица 1

Экспериментальные параметры наночастиц Cu облученные до 1 Мрад дозы

Точное разложение пиков доказывает, что электронное облучение приводит к количественному распространению разно структурных кластеров. Значит в это время в соответствии к магическим числам растет число кластеров со строго определенными числами атомов.

По результатам исследований определено, что структуры нанопорошков меди намного отличаются от структуры массивных материалов, а также в структурах нанопорошков могут быть различные фазы объясняемые структурой электронной оболочки кластера [3].

Было изучено влияние электронного облучения на структуру нанопорошков меди. При малой дозе облучения стабилизированные электронные оболочки всех кристальных фаз зависят от стабильной конфигурации. При облучении дозы до 10 Мрад агломирация нанопорошков повысилась, что приводит к релаксации структуры соответствующей массивным пробам.

Полученные порошки могут быть использованы в качестве катализаторов в процессе получения водорода в производстве аммиака, а также в качестве модифицирующей добавки к пластичным смазочным материалам.

Список литературы: 

1.Зайкин, Ю.А., Цой, В.Л. Изучение устройства и принципа работы линейного ускорителя электронов ЭЛУ-4, - Алматы: Казахский Университет, 1998. – 51 с.

2.Иванов В.К. Электронные свойства металлических кластеров // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 8. С. 97—102.

3.Назаренко О.Б. Процессы получения нанодисперсных тугоплавких неметаллических соединений и металлов методом электрического взрыва проводников: Дис. д.т.н./ Томский политехнический ин-т –Томск, 2006. – 25—26

4.Сергеев Г.Б. «Нанохимия»-М.: Издательство МГУ, 2007 г.