Регистрация / Вход
Прислать материал

Синтез наночастиц сплава Fe-Sn в составе нанокомпозитов на основе полиакрилонитрила

ФИО: Серов И.М.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.т.н, Муратов Д.Г.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Технологии материалов электроники

Академическая группа: МКТ-11-1

Термоэлектрические материалы в настоящее время находят все большее применение в промышленности. Поэтому разработка дешевых технологичных материалов, обладающих термоэлектрическими свойствами, является актуальной задачей. В последние годы интерес вызывают наноструктурированные термоэлектрики, а также развитие получило направление, связанное с полимерными термоэлектриками. При этом либо сам полимер проявляет термоэлектрические свойства, либо в него вносятся различные компоненты, вызывающие или улучшающие эти свойства, т.е. композиты. Полиакрилонитрил в пиролизованной форме является проводящим полимером, при этом обладает слабыми термоэлектрическими свойствами. В связи с этим, интерес представляют нанокомпозиты на его основе, содержащие частицы термоэлектрических сплавов.

В настоящей работе рассмотрены возможности синтеза нанокомпозитов Fe-Sb/C на основе полиакрилонитрила (ПАН) под действием ИК-нагрева.

В процессе ИК-нагрева прекурсоров происходит интенсивное дегидрирование полимера (ПАН). Выделяющийся в процессе водород восстанавливает металл до нульвалентного состояния с образованием наночастиц.

Проведены расчеты термодинамики восстановления солей металлов продуктами пиролиза ПАН. Установлено, что происходит разложение соединений металлов до оксидов с последующим восстановлением.

С целью установления особенностей химических превращений в области низких температур (до 350°С) проведен ряд исследований с применением ТГА с использованием аналитического комплекса Discovery. Установлено, что во всех случаях в процессе ИК-нагрева происходит существенная убыль массы, при чем максимум приходится на область температур 200–400°С. Также показано, что в случае нанокомпозитов происходит более существенная потеря массы образцов, чем для полимера без металлов., что говорит о первоначальном разложении соединений до оксидных форм с последующим их восстановлением.

Расчет кинетики процессов показал, что процессы могут быть описаны уравнением 1-го порядка, при этом лимитирующей является кинетическая составляющая (Еакт. ≥ 20 кДж/моль). Максимум на кривых dα/dT = f(Т) в присутствии металлов смещается в область низких температур, т.е. металлы инициируют процессы дегидрирования полимера. Расчет показал, что для нанокомпозитов энергия активации процессов ниже, чем в ПАН.