RU2483841C1 - Способ получения наноразмерного порошка кобальта - Google Patents
Способ получения наноразмерного порошка кобальта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483841C1 RU2483841C1 RU2012122915/02A RU2012122915A RU2483841C1 RU 2483841 C1 RU2483841 C1 RU 2483841C1 RU 2012122915/02 A RU2012122915/02 A RU 2012122915/02A RU 2012122915 A RU2012122915 A RU 2012122915A RU 2483841 C1 RU2483841 C1 RU 2483841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cobalt
- temperature
- precursor
- precipitate
- nanoparticles
- Prior art date
Links
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 title description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 30
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 5
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 20
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- MOTZDAYCYVMXPC-UHFFFAOYSA-N dodecyl hydrogen sulfate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOS(O)(=O)=O MOTZDAYCYVMXPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940043264 dodecyl sulfate Drugs 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 238000002983 circular dichroism Methods 0.000 description 3
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) formate Chemical compound [Co+2].[O-]C=O.[O-]C=O PFQLIVQUKOIJJD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 2
- PKSIZOUDEUREFF-UHFFFAOYSA-N cobalt;dihydrate Chemical compound O.O.[Co] PKSIZOUDEUREFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N (z)-octadec-9-en-1-amine Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCN QGLWBTPVKHMVHM-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 BM-6 hydrocarbon Chemical class 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OBWXQDHWLMJOOD-UHFFFAOYSA-H cobalt(2+);dicarbonate;dihydroxide;hydrate Chemical compound O.[OH-].[OH-].[Co+2].[Co+2].[Co+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O OBWXQDHWLMJOOD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000001 cobalt(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 125000004355 nitrogen functional group Chemical group 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к порошковой металлургии. Предложен способ получения наноразмерного порошка кобальта, включающий термическое разложение кобальтсодержащего прекурсора в углеводородном масле, получение осадка, его отделение и промывку гексаном. В качестве кобальтсодержащего прекурсора используют α-модификацию гидроксида кобальта, интеркалированную додецилсульфатом натрия. Процесс разложения проводят от 10 до 30 ч. при температуре 400°С с получением продукта, стабилизированного углеродной пленкой, который сушат при температуре 80°С. Изобретение позволяет получить наноразмерный порошок кобальта без применения агрессивных сред, инертной атмосферы и дорогостоящих реагентов. 6 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков металлического кобальта, имеющих широкий спектр областей применения в качестве катализаторов, композитов, компонентов магнитных материалов, носителей биопрепаратов.
Известен способ получения дисперсного металлического порошка кобальта [патент РФ №2030972, B22F 9/22, опубл. 20.03.1995 г.], заключающийся в том, что сначала готовят раствор щелочи, затем в него порциями вводят раствор соли кобальта при комнатной температуре при перемешивании. Полученный гидроксид металла подвергают фильтрации и промыванию, в процессе которых осуществляют его измельчение. Затем полученный продукт после сушки на воздухе восстанавливают до металла, с помощью пропускаемого через него водорода, при нагревании до температуры выше порога восстановления гидроксида металла.
К недостаткам способа можно отнести расход большого количества воды. Кроме того, рекомендуемые температурно-временные параметры восстановления гидроксида металла при температуре выше порога восстановления не позволяют получать ультрадисперсный порошок, так как незначительное повышение температуры выше порога температуры восстановления приводит к одновременному интенсивному протеканию процесса спекания образовавшихся энергонасыщенных ультрадисперсных частиц металла.
Известен способ получения агломератов металлического кобальта [патент РФ №2158657, МПК B22F 1/00, С22В 23/00, опубл. 10.11.2000 г.], заключающийся в том, что соль кобальта (хлорид, нитрат, или сульфат) взаимодействует с водным раствором карбоната щелочного металла при температуре 40-100°C с образованием основного карбоната кобальта, который выделяют и промывают для отделения нейтральных солей, затем обрабатывают водным раствором щелочи. Полученный продукт восстанавливают с применением газообразного восстановителя до агломерата металлического кобальта при температуре 650-800°C.
Недостатком способа является его многостадийность и высокая температура синтеза (650-800°C).
Известен способ получения наночастиц кобальта [Simeonidis, К.Shape and composition oriented synthesis of cobalt nanoparticles. / K.Simeonidis, S.Mourdikoudis // Physics of Advanced Materials. - 2008. - P.1-8], который заключается в следующем: прекурсор, содержащий Со2(СО)8, смешивают с дифенилэфиром, содержащем олеиновую кислоту и олеиламин. Процесс проводят в атмосфере аргона при температуре 260°C в течение 3 часов. Полученный осадок центрифугируют и промывают этанолом для удаления избытка растворителя. Конечный продукт представляет собой смесь наночастиц металлического кобальта и оксида кобальта (II, III). Выход металлического кобальта, стабилизированного органической оболочкой, составляет 9%.
К недостаткам способа можно отнести использование дорогостоящих реагентов, необходимость проведения процесса в инертной атмосфере, низкий выход продукта.
Наиболее близким техническим результатом, выбранным в качестве прототипа, является способ получения наночастиц кобальта и его оксидов [Запорожец М.А, Баранов Д.А., Катаева Н.А. Синтез кобальтсодержащих наночастиц термолизом формиата кобальта в углеводородном масле без стабилизирующих лигандов. // Журнал неорганической химии. 2009. Т.54, №4. - С.570-574]. Способ заключается в следующем: к 50-100 мл предварительно очищенного углеводородного масла ВМ-6 по каплям добавляют определенное количество раствора формиата кобальта Co(НСОО)2·2Н2О, смесь нагревают в токе аргона при интенсивном перемешивании в течение 1 ч при 300°C. Затем полученный осадок отделяют центрифугированием и промывают гексаном от избытка масла. Конечный продукт представляет собой магнитный порошок черного цвета, содержащий, по данным РФА, CoO (основной продукт), Co3O4 и очень небольшое количество металлического Co.
К недостаткам данного технического решения можно отнести использование инертной атмосферы.
Технический результат заявляемого изобретения состоит в разработке нового способа получения наноразмерного порошка кобальта, не предполагающего применения агрессивных сред, инертной атмосферы и дорогостоящих реагентов.
Технический результат достигается тем, что в способе получения наноразмерного порошка кобальта, включающем термическое разложение кобальтсодержащего прекурсора в углеводородном масле, получение осадка, его отделение и промывку гексаном, новым является то, что в качестве кобальтсодержащего прекурсора используют α-модификацию гидроксида кобальта, интеркалированную додецилсульфатом натрия, процесс проводят от 10 до 30 ч при температуре 400°C, и полученный продукт, стабилизированный углеродной пленкой, сушат при температуре 80°C.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен ИК-спектр прекурсора. На фиг.2 представлена рентгенограмма прекурсора и ее часть в малоугловой области. На фиг.3 показана рентгенограмма наночастиц кобальта. На фиг.4 приведена микрофотография наночастиц кобальта. На фиг.5 спектр рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС. На фиг.6 представлены зависимости магнитного кругового дихроизма наночастиц кобальта при Т=300 K.
Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемый способ отличается тем, что вместо формиата кобальта вводят α-модификацию гидроксида кобальта, интеркалированную додецилсульфатом натрия, процесс проводят от 10 до 30 часов при температуре 400°C, а также тем, что конечным продуктом являются наночастицы металлического кобальта, стабилизированные углеродной пленкой.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательный уровень».
Необходимость создания настоящего изобретения обусловлена тем, что наночастицы кобальта пирофорны и самопроизвольно возгораются на воздухе при комнатной температуре, поэтому их надо стабилизировать, например, оболочкой оксидов металлов, кварца, титана, полимеров или углерода. Кроме того, стабилизация наночастиц углеродом обеспечивает их хорошую биосовместимость в сочетании с высокой поверхностной активностью. Данные наночастицы находят применение в качестве сред для записи информации, как магнитные тонеры в ксерографии, магнитные чернила, контрастные агенты для магниторезонансных изображений, биомедицине, а также для приготовления высокоэнергетических постоянных магнитов.
При создании заявленного изобретения были использованы гелевые и пористые, слабоосновные и сильноосновные аниониты в ОН-форме. Полученные данные свидетельствуют, что использование пористых (слабоосновных и сильноосновных), а также гелевых слабоосновных анионитов нецелесообразно, так как значительная доля осадка (более 50%) удерживается анионитом вследствие его осаждения в виде гидроксида кобальта (II) в порах сорбента или комплексообразования ионов кобальта (II) с азотом функциональных групп. Поэтому выбор сильноосновного анионита АВ-17-8, содержащего в качестве функциональных групп остатки четвертичных аммониевых оснований, является предпочтительным.
Способ получения наноразмерного порошка кобальта состоит из двух стадий: синтеза прекурсора и его сольвотермического разложения.
I стадия: синтез прекурсора - α-модификации гидроксида кобальта, интеркалированного додецилсульфатом натрия. Для этого переводят анионит АВ-17-8 (сильноосновной анионит с полистирольной матрицей, содержащий остатки четвертичных аммониевых оснований - N+(СН3)3 (ГОСТ 20301-74)) в ОН-форму. Осуществляют контакт анионита с раствором солей кобальта (II) и додецилсульфата натрия, отделение и промывку осадка, регенерацию анионита.
Перевод анионита в ОН-форму проводят, заливая исходный АВ-17-8 в хлоридной форме 1М раствором NaOH (т:ж=1:3), затем 2М раствором NaOH 5-6 раз, выдерживая каждую порцию в течение часа (последнюю порцию в течение суток). После чего анионит промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлорид-ион. Полученный анионит высушивают при температуре около 60°C.
Массу анионита, необходимую для синтеза, рассчитывают по формуле:
где CCoAn - концентрация исходного раствора кобальта, М; VCoAn - объем раствора кобальта, мл; СО - статическая обменная емкость анионита в ОН-форме, ммоль-экв·г-1.
Рассчитанное количество анионита приводят в контакт с раствором, содержащим 25 мл 0,25 М соли кобальта (II) (нитрат, или хлорид, или сульфат) и 25 мл 0,25 М додецилсульфата натрия, при комнатной температуре и перемешивают на шейкере (120 мин-1) в течение 3 часов. После чего анионит отделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка используют центрифугирование. Осадок, после промывания водой, сушат при температуре 110°C (прекурсор).
На фиг.1 представлен ИК-спектр прекурсора. В ИК-спектрах прекурсора наблюдается широкая полоса поглощения при 3497 см-1, соответствующая валентным колебаниям ОН-групп, связанных водородной связью. Полосы поглощения при 2853-2955 см-1 можно отнести к валентным колебаниям С-Н групп в алкильной цепи аниона додецилсульфата. Полоса поглощения при 1241 см-1 принадлежит валентным колебаниям S=O-групп. Все это четко показывает, что анионы додецилсульфата внедрились в межслоевое пространство гидроксида кобальта (II). Согласно анализу малоугловой области дифрактограммы фиг.2б, интеркаляция прекурсора додецилсульфатом натрия привела к увеличению межплоскостного расстояния до 44 
, что также свидетельствует о внедрении додецилсульфат иона.
И стадия: сольвотермическое разложение - включает кипячение прекурсора в вакуумном или индустриальном маслах в течение 10-30 часов при температуре 400°C, отделение и промывку продукта гексаном, а также его сушку при температуре 80°C.
Пример 1. Получение наночастиц металлического кобальта в вакуумном масле в течение 10 часов. К 25 мл 0,25М раствора нитрата кобальта и 25 мл 0,25М додецилсульфата натрия добавляют 12 г анионита АВ-17-8 в ОН-форме. Систему перемешивают в течение 3 ч на шейкере при температуре (20±0,2)°C. Затем фазы разделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка используют центрифугирование. Осадок, после промывания водой, сушат при температуре 110°C.
На фиг.1 представлен ИК-спектр прекурсора. На фиг.2 представлена рентгенограмма прекурсора и ее часть в малоугловой области.
Навеску полученного прекурсора помещают в термостойкую колбу и заливают маслом из расчета 15 мл масла на 0,5 г прекурсора. Содержимое колбы нагревают при температуре 400°C с обратным холодильником в течение 10 часов. Далее смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок отделяют от масла методом декантации, промывают (с последующим центрифугированием) небольшими порциями гексана (не менее 10-15 раз) и высушивают при температуре 80°C.
На фиг.3а показана рентгенограмма наночастиц кобальта, из которой видно, что кроме фазы металлического кобальта, присутствует аморфная фаза неразложившегося СоОН2.
На фиг.4а, б представлены электронные микрофотографии полученного продукта, из которых следует, что в вакуумном масле образуются наночастицы кобальта сферической формы размером 120-125 нм, однородные по размерам и форме. Данные частицы покрыты оболочкой углерода, что помогает избежать окисления металлического кобальта. Из данных РФЭС, представленных на фиг.5а, следует, что полученные частицы покрыты оболочкой углерода толщиной около 5 нм.
Пример 2. Получение наночастиц металлического кобальта в вакуумном масле в течение 15 часов. К 25 мл 0,25 М раствора нитрата кобальта и 25 мл 0,25 М додецилсульфата натрия добавляют 12 г анионита АВ-17-8 в ОН-форме. Систему перемешивают в течение 3 ч на шейкере при температуре (20±0,2)°C. Затем фазы разделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка используют центрифугирование. Осадок, после промывания водой, сушат при температуре 110°C.
На фиг.1 представлен ИК-спектр прекурсора. На фиг.2 представлена рентгенограмма прекурсора и ее часть в малоугловой области.
Навеску полученного прекурсора помещают в термостойкую колбу и заливают маслом, из расчета 15 мл масла на 0,5 г прекурсора. Содержимое колбы нагревают при температуре 400°C с обратным холодильником в течение 10 часов. Далее смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок отделяют от масла методом декантации, промывают (с последующим центрифугированием) небольшими порциями гексана (не менее 10-15 раз) и высушивают при температуре 80°C.
Результаты РФЭС, рентгенофазового и электронно-микроскопического анализа аналогичны результатам, представленным в примере 1.
Пример 3. Получение наночастиц металлического кобальта в вакуумном масле в течение 30 часов. К 25 мл 0,25М раствора нитрата кобальта и 25 мл 0,25М додецилсульфата натрия добавляют 12 г анионита АВ-17-8 в ОН-форме. Систему перемешивают в течение 3 ч на шейкере при температуре (20±0,2)°C. Затем фазы разделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка используют центрифугирование. Осадок после промывания водой сушат при температуре 110°C.
На фиг.1 представлен ИК-спектр прекурсора. На фиг.2 представлена рентгенограмма прекурсора и ее часть в малоугловой области.
Навеску полученного прекурсора помещают в термостойкую колбу и заливают маслом из расчета 15 мл масла на 0,5 г прекурсора. Содержимое колбы нагревают при температуре 400°C с обратным холодильником в течение 30 часов. Далее смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок отделяют от масла методом декантации, промывают (с последующим центрифугированием) небольшими порциями гексана (не менее 10-15 раз) и высушивают при температуре 80°C.
На фиг.3в показана рентгенограмма наночастиц кобальта, из которой видно, что присутствует только одна фаза металлического кобальта. Результаты электронно-микроскопического анализа аналогичны результатам, представленным в примере 1. Из данных РФЭС, представленных на фиг.5б, следует, что полученные частицы покрыты оболочкой углерода толщиной 10 нм. На фиг.6а представлен спектр магнитного кругового дихроизма (МКД) наночастиц кобальта, из которого следует, что они обладают суперпарамагнитными свойствами.
Пример 4. Получение наночастиц металлического кобальта в индустриальном масле в течение 10 часов. К 25 мл 0,25М раствора нитрата кобальта и 25 мл 0,25М додецилсульфата натрия добавляют 12 г анионита АВ-17-8 в ОН-форме. Систему перемешивают в течение 3 ч на шейкере при температуре (20±0,2)°C. Затем фазы разделяют, пропуская смесь через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Для отделения осадка используют центрифугирование. Осадок после промывания водой сушат при температуре 110°C.
Затем навеску полученного прекурсора помещают в термостойкую колбу и заливают маслом из расчета 15 мл масла на 0,5 г прекурсора. Содержимое колбы нагревают при температуре 400°C с обратным холодильником в течение 10 часов. Далее смесь охлаждают до комнатной температуры, осадок отделяют от масла методом декантации, промывают (с последующим центрифугированием) небольшими порциями гексана (не менее 10-15 раз) и высушивают при температуре 80°C.
На фиг.3б показана рентгенограмма наночастиц кобальта, из которой видно, что кроме фазы металлического кобальта присутствует аморфная фаза, неразложившегося СоОН2.
На фиг.4в, г представлена электронная микрофотография полученного продукта, из которой следует, что в индустриальном масле образуются наночастицы кобальта в форме иголочек. Данные частицы покрыты оболочкой углерода, что помогает избежать окисления металлического кобальта.
На фиг 6б представлен спектр магнитного кругового дихроизма (МКД) наночастиц кобальта, из которого следует, что они обладают ферромагнитными свойствами.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что полученный данным способом продукт стабилизирован углеродной пленкой, и процесс не предполагает применения агрессивных сред, высоких температур, инертной атмосферы и дорогостоящих реагентов.
Claims (1)
- Способ получения наноразмерного порошка кобальта, включающий термическое разложение кобальтсодержащего прекурсора в углеводородном масле, получение осадка, его отделение и промывку гексаном, отличающийся тем, что в качестве кобальтсодержащего прекурсора используют α-модификацию гидроксида кобальта, интеркалированную додецилсульфатом натрия, процесс разложения проводят от 10 до 30 ч при температуре 400°С с получением продукта, стабилизированного углеродной пленкой, который сушат при температуре 80°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122915/02A RU2483841C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения наноразмерного порошка кобальта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012122915/02A RU2483841C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения наноразмерного порошка кобальта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2483841C1 true RU2483841C1 (ru) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012122915/02A RU2483841C1 (ru) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Способ получения наноразмерного порошка кобальта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483841C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU499050A1 (ru) * | 1974-09-30 | 1976-01-15 | Проектный И Научно-Исследоательский Институт "Гипроникель" | Способ получени порошка кобальта |
| JPS62139803A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-23 | Okamura Seiyu Kk | 強磁性金属粉の製造方法 |
| WO1998024576A1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-11 | The University Of Connecticut | Nanostructured metals, metal alloys, metal carbides and metal alloy carbides and chemical synthesis thereof |
| RU2158657C2 (ru) * | 1995-05-26 | 2000-11-10 | Х.К. Штарк Гмбх унд Ко. КГ | Агломераты металлического кобальта, способ их получения и их применение |
| CN101433968A (zh) * | 2008-12-16 | 2009-05-20 | 北京科技大学 | 一种微细球形钨粉的制备方法 |
-
2012
- 2012-06-04 RU RU2012122915/02A patent/RU2483841C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU499050A1 (ru) * | 1974-09-30 | 1976-01-15 | Проектный И Научно-Исследоательский Институт "Гипроникель" | Способ получени порошка кобальта |
| JPS62139803A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-23 | Okamura Seiyu Kk | 強磁性金属粉の製造方法 |
| RU2158657C2 (ru) * | 1995-05-26 | 2000-11-10 | Х.К. Штарк Гмбх унд Ко. КГ | Агломераты металлического кобальта, способ их получения и их применение |
| WO1998024576A1 (en) * | 1996-12-05 | 1998-06-11 | The University Of Connecticut | Nanostructured metals, metal alloys, metal carbides and metal alloy carbides and chemical synthesis thereof |
| CN101433968A (zh) * | 2008-12-16 | 2009-05-20 | 北京科技大学 | 一种微细球形钨粉的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ЗАПОРОЖЕЦ М.А. и др. Синтез кобальтсодержащих наночастиц термолизом формиата кобальта в углеводородном масле без стабилизирующих лигандов. - Журнал неорганической химии, 2009, т.54, No.4, с.570-574. * |
| ЗАПОРОЖЕЦ М.А. и др. Синтез кобальтсодержащих наночастиц термолизом формиата кобальта в углеводородном масле без стабилизирующих лигандов. - Журнал неорганической химии, 2009, т.54, №4, с.570-574. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ansari et al. | Green synthesis of magnetic chitosan nanocomposites by a new sol–gel auto-combustion method | |
| Jaśkaniec et al. | Low-temperature synthesis and investigation into the formation mechanism of high quality Ni-Fe layered double hydroxides hexagonal platelets | |
| Wongwailikhit et al. | The preparation of iron (III) oxide nanoparticles using W/O microemulsion | |
| Li et al. | Synthesis of hexagonal and triangular Fe3O4 nanosheets via seed-mediated solvothermal growth | |
| Liang et al. | Self-assembled 3D flower-like α-Fe2O3 microstructures and their superior capability for heavy metal ion removal | |
| Sierra-Ávila et al. | Synthesis of copper nanoparticles using mixture of allylamine and polyallylamine | |
| Gao et al. | Novel tunable hierarchical Ni–Co hydroxide and oxide assembled from two-wheeledunits | |
| Kydralieva et al. | Nanoparticles of magnetite in polymer matrices: synthesis and properties | |
| WO2014058767A1 (en) | METHODS TO SYNTHESIZE NiPt BIMETALLIC NANOPARTICLES BY A REVERSED-PHASE MICROEMULSION, DEPOSITION OF NiPt BIMETALLIC NANOPARTICLES ON A SUPPORT, AND APPLICATION OF THE SUPPORTED CATALYST FOR CO2 REFORMING OF METHANE | |
| Li et al. | Monodisperse Fe3O4 spheres: Large-scale controlled synthesis in the absence of surfactants and chemical kinetic process | |
| Yin et al. | Controlled synthesis of hollow α-Fe2O3 microspheres assembled with ionic liquid for enhanced visible-light photocatalytic activity | |
| Wang et al. | Shape-control and characterization of magnetite prepared via a one-step solvothermal route | |
| Wang et al. | Morphology controllable synthesis of nickel nanopowders by chemical reduction process | |
| Trifoi et al. | Coprecipitation nanoarchitectonics for the synthesis of magnetite: A review of mechanism and characterization | |
| KR102387805B1 (ko) | 복합구조 메조결정 나노입자 및 그의 제조방법 | |
| Salavati-Niasari et al. | Synthesis and characterization of Mn2O3 nanorods using a novel manganese precursor | |
| Gerber et al. | Low oxidation state and enhanced magnetic properties induced by raspberry shaped nanostructures of iron oxide | |
| Lu et al. | Strategies for tailoring the properties of chemically precipitated metal powders | |
| Lu et al. | Fabrication, characterization, and formation mechanism of hollow spindle-like hematite via a solvothermal process | |
| Wei et al. | Cobalt hollow nanospheres: controlled synthesis, modification and highly catalytic performance for hydrolysis of ammonia borane | |
| Zhang et al. | Sonochemical synthesis and characterization of magnetic separable Fe3O4/Ag composites and its catalytic properties | |
| Guo et al. | Surfactant-assisted solvothermal synthesis of pure nickel submicron spheres with microwave-absorbing properties | |
| JP2011184725A (ja) | 水熱還元プロセスによるコバルトナノ粒子の合成法 | |
| Ghanbari et al. | Synthesis of a new nano pyridinedicarboxylic acid lead (II) coordination polymer by sonochemical method: A precursor for preparation of PbO nano-structure | |
| KR101946145B1 (ko) | 수용액 상에서의 산화금속 및 수산화금속 나노입자의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180605 |