Регистрация / Вход
Прислать материал

Синтез нанокомпозитов Ni/C на основе хлорида никеля и поливинилового спирта

Фамилия
Гарасев
Имя
Артем
Отчество
Александрович
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Технологии материалов электроники
Академическая группа
МКТ-13-1
Научный руководитель
к.т.н. Муратов Д.Г.
Название тезиса
Синтез нанокомпозитов Ni/C на основе хлорида никеля и поливинилового спирта
Тезис

Наночастицы ферромагнитных металлов и материалы, включающие их, находят применение в различных областях. Существует значительное количество методов синтеза наночастиц никеля, как физических, так и химических. Но независимо от методов синтеза возникает необходимость стабилизации наночастиц для предотвращения агломерации и окисления на воздухе. Одним из методов стабилизации наночастиц является их капсулирование в матрицах. Данное исследование направлено на изучение процесса формирования наночастиц Ni, инкапсулированных в углеродной матрице, полученной путем пиролиза широко используемого промышленного полимера - поливинилового спирта (ПВС).

Наночастицы Ni были получены в составе металлоуглеродных нанокомпозитов путем пиролиза прекурсоров «ПВС- NiCl2·6H2O». Прекурсоры получали путем сушки при Т ≤ 90 °С совместного раствора хлорида никеля и поливинилового спирта. В качестве растворителя использовалась дистиллированная вода. Приготовление раствора производилось при температуре 90 °С. Преимущество предлагаемого подхода к синтезу заключается в одновременном формированием наночастиц никеля и стабилизирующей их углеродной матрицы in situ в согласованном процессе контролируемых структурных превращений в полимере (ПВС) под действием ИК-нагрева.

Структура и фазовый состав нанокомпозитов были изучены с помощью методов порошковой дифрактометрии. Т.к. термические превращения в ПВС начинаются при температуре Т ≥ 250 °С в инертной атмосфере или вакууме, в образцах, синтезированных при Т = 200 °С наблюдаются фазы ПВС, оксида никеля и следы безводного хлорида никеля. По результатам РФА установлено, что ИК-нагрев прекурсора в вакууме при Т ≥ 300 °С приводит к восстановлению оксидов и хлоридов и образованию наночастиц Ni. Восстановление никеля происходит за счет восстановления водородом и, вероятно, СО, которые выделяются при пиролизе полимера. Одновременно формируется матрица нанокомпозита с развитой системой полисопряжения. С ростом температуры синтеза от 300 до 700 °С наблюдается рост размеров наночастиц.

Расчет показал, что в интервале температур синтеза от 300 до 700 °С cредний размер наночастиц никеля увеличивается с ростом температуры синтеза от 7-8 до 14-16 нм, что определяется диффузией и агломерацией металлов в матрице нанокомпозита в процессе ИК-пиролиза.