RU2652202C2 - Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер - Google Patents
Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652202C2 RU2652202C2 RU2016139790A RU2016139790A RU2652202C2 RU 2652202 C2 RU2652202 C2 RU 2652202C2 RU 2016139790 A RU2016139790 A RU 2016139790A RU 2016139790 A RU2016139790 A RU 2016139790A RU 2652202 C2 RU2652202 C2 RU 2652202C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microspheres
- metal
- aerosol
- hollow
- nanostructured
- Prior art date
Links
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 4
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003963 x-ray microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020637 Co-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002440 Co–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018054 Ni-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018481 Ni—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 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
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения полых сферических порошков металлов, состоящих из нанокристаллических частиц. Полые наноструктурированные металлические микросферы имеют специфические механические, физические и химические свойства, отличные от порошков с микронными размерами частиц, что позволяет использовать их в качестве теплоизоляционных материалов или экранирующих ЭМИ, катализаторов и в других областях науки и техники. Способ получения полых наноструктурированных микросфер переходных металлов (Ni, Cu, Со) заключается в том, что реакционный раствор, содержащий нитраты металлов и растворимые в воде органические соединения, распыляют с помощью ультразвукового или иного генератора аэрозолей, после чего при контролируемой подачи газа-носителя реакционный раствор в виде аэрозоля поступает в трубчатую печь, где под воздействием температуры в каждой капле аэрозоля самоинициируется экзотермическая реакция, в ходе которой формируется металлический порошок, состоящий из полых наноструктурированных микросфер, улавливаемый фильтром на выходе из трубчатой печи. В качестве нитратов металлов используют нитрат кобальта, и/или нитрат никеля, и/или нитрат меди. В качестве растворимых в воде органических соединений используют глицин, и/или гидразин, и/или мочевину. Изобретение позволяет формировать кристаллические наноматериалы в одну стадию в виде непрерывного процесса; конечный продукт состоит из полых металлических наноструктурированных микросфер без примеси оксида. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения полых сферических порошков металлов, состоящих из нанокристаллических частиц. Полые наноструктурированные металлические микросферы имеют специфические механические, электрические, каталитические, физические и химические свойства, отличные от порошков, состоящих из частиц микронных размеров, что позволяет использовать их в качестве теплоизоляционных материалов, материалов, экранирующих электромагнитное излучение, а также в области катализа, медицины, оптоэлектроники и различных других областях науки и техники.
Известно несколько способов получения сферических порошков металлов: диспергирование расплава металлов струей жидкости или газа, центробежное диспергирование, электроэрозионный способ диспергирования; синтез с использованием жестких и мягких матриц; пиролиз солей с последующим восстановлением образовавшихся оксидов водородом при повышенных температурах. Перечисленные подходы часто состоят из трудноуправляемых многостадийных операций, при этом продукты, получаемые на выходе, требуют дополнительной сложной очистки.
В работе (Ran Yi, Rongrong Shi, Guanhua Gao, Ning Zhang, Xuemei Cui, Yuehui He, Xiaohe Liu. Hollow Metallic Microspheres: Fabrication and Characterization. J. Phys. Chem. С 2009, 113, 1222-1226) продемонстрирован способ синтеза полых металлических микросфер никеля путем реакций разложения сферического гидроксида никеля и последующего восстановления образовавшегося оксида никеля до металла. Данный способ включает приготовление смеси, содержащей водный раствор NiCl2⋅6Н2О, H5NC2O2 и Na2SO4. Затем к полученной смеси добавляют NaOH и помещают в автоклав, который выдерживают при 180°C в течение суток. В дальнейшем система остывает до комнатной температуры. Полученный осадок фильтруют и промывают абсолютным этанолом и дистиллированной водой в определенной последовательности несколько раз. После чего полые микросферы Ni(ОН)2 прокаливают при 400 и 600°C в течение 2 ч для получения полых сфер NiO. Конечной операцией является получение металлических сфер Ni путем восстановления подготовленных сфер NiO в атмосфере 5% смеси H2/N2 при 500°C в течение 2 ч. Представленный метод позволяет получать дисперсные сферические порошки металлов со средним размером сфер от 1,5 до 2 мкм.
К недостаткам данного метода стоит отнести многостадийность и длительность операций, что однозначно усложняет его использование в промышленных масштабах.
Прототипом предложенного изобретения является способ получения полых металлических микросфер (RU 94036406 A1, опубл. 20.04.1997), включающий образование жидкого металла на внутренней поверхности канала, в котором протекает газ под газодинамическим давлением 5-10 кбар, осуществляют уменьшение давления до 1-3 кбар, взрывают микрозаряд взрывчатого вещества вне потока в канале, продукты взрыва микрозаряда вводят в поток и затем извлекают образовавшиеся микросферы. Изобретение обеспечивает решение технической задачи получения металлических микросфер диаметром 10-500 мкм с толщиной стенки, составляющей около 1% диаметра.
Недостатками являются высокая энергозатратность данного способа, сложность технологических операций, а также широкое распределение, получаемых микросфер по размеру (10-500 мкм).
В предложенном изобретении достигается следующий технический результат:
- формирование кристаллических наноматериалов происходит в одну стадию в виде непрерывного процесса;
- конечный продукт состоит из металла, без примеси оксида;
- образование микросфер с узким распределением по размерам (0,5-2 мкм в диаметре);
- конечный продукт состоит из полых металлических наноструктурированных микросфер с оболочкой, состоящей из наночастиц 20-40 нм, имеющей толщину 20-100 нм, и характеризуемых высокой для металлов удельной поверхностью порядка 10 м2/г;
- удаление органических компонентов исходной реакционной смеси происходит без зауглероживания поверхности получаемых микросфер.
Технический результат достигается следующим образом.
Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер, заключающийся в том, что реакционный раствор, содержащий нитраты металлов и растворимые в воде органические соединения, помещают в камеру ультразвукового ингалятора, где под воздействием колебаний пьезоизлучателя формируется аэрозоль реакционного раствора, после чего, под контролируемой подачей инертного газа-носителя аэрозоль поступает в трубчатую печь, где под воздействием температуры 600-1000°C в каждой капле аэрозоля самоинициируется экзотермическая реакция, в ходе которой формируется металлический порошок, состоящий из полых наноструктурированных микросфер, улавливаемый фильтром на выходе из трубчатой печи.
В качестве нитратов металлов используют нитрат никеля, и/или нитрат кобальта, и/или нитрат меди.
В качестве растворимых в воде органических соединений используют глицин, и/или гидразин, и/или мочевину.
В качестве инертного газа-носителя используют аргон и/или азот.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена установка для синтеза наноструктурированных металлических полых микросфер, состоящая из газо-контроллера (РРГ-10, «элточприбор», Россия) (1), УЗ-генератора (ИН-8, «Альбедо», Россия) с рабочей частотой 2,64 МГц (2), лабораторной печи (3) с кварцевым реактором (СУОЛ-0,4.4/12-М2-У4.2) (4) и стеклянного фильтра Шотта (5). На фиг. 2 и 3 представлена микроструктура синтезируемых микросфер металлического никеля, а на фиг. 4 приводится распределение наноструктурированных полых сфер по размерам. Из приведенных изображений видно, что примерно 80% полых микросфер металлического никеля меньше 2 мкм в диаметре, средний размер составляющих микросферы наночастиц 20-30 нм.
Способ осуществляется следующим образом.
Так называемый метод горения реакционных растворов в аэрозоле был разработан для производства полых наноструктурированных микросфер переходных металлов с узким распределением сфер по диаметру. Типичный процесс синтеза заключается в формировании реакционного раствора, содержащего нитраты металлов в роли окислителей и растворимые в воде органические соединения, например глицин, гидразин, мочевина в качестве восстановителей (топливо) с соотношением восстановитель/окислитель (ϕ) равным ϕ=2. В некоторых случаях для повышения температуры синтеза и удельной площади поверхности получаемых металлических микросфер используется нитрат аммония. Для генерации водных аэрозолей реакционных смесей, а также для достижения узкого распределения получаемых металлических сфер по диаметру используется ультразвуковой ингалятор (ИН-8, «Альбедо», Россия, рабочая частота пьезоизлучателя 2,64 МГц, производительность по аэрозолю 0-6 мл/мин, дисперсный состав аэрозоля 0,5-5 мкм, среднее значение масс-медианного аэродинамического диаметра частиц аэрозоля (ММАД) 3.94 мкм). Распределение сфер по размерам варьируется в зависимости от характеристик используемого распылителя и физических параметров распыляемой среды. Дисперсный состав частиц аэрозоля не влияет на конечный продукт. Реакционный раствор, распыляемый с помощью ультразвукового генератора аэрозолей, направляют в трубчатую печь со скоростью потока инертного газа-носителя 4 л/мин, где под воздействием температуры 600-1000°C самоинициируется экзотермическая реакция с образованием металлического порошка, состоящего из полых наноструктурированных микросфер.
Данный метод позволяет производить наноструктурированные порошки полых микросфер переходных металлов, а также интерметаллидов Fe-Ni, Ni-Cu, Co-Ni, Co-Cu со средним диаметром сфер ~1 мкм, толщиной стенок 20-100 нм и удельной поверхностью порядка 10 м2/г. Наноразмерность частиц продуктов горения и их высокая удельная поверхность обусловлены несколькими причинами:
- смешение реагентов в реакционном растворе происходит на молекулярном уровне, что обеспечивает малый масштаб гетерогенности исходной реакционной смеси;
- максимальная температура реакции в каждой капле (микрореакторе) аэрозоля достигает порядка 1000°C. Такая высокая температура способствует формированию нанокристаллических металлических микросфер без дополнительной термообработки;
- возникающая в процессе горения за счет присутствия избытка восстановителя восстановительная газообразная среда приводит к образованию фазы металла непосредственно в ходе синтеза без дополнительной стадии пост-обработки;
- интенсивное выделение большого количества газофазных продуктов препятствует агломерации твердофазных продуктов;
- высокая экзогермичность процесса синтеза способствует эффективному очищению поверхности получаемых продуктов микросфер от органических примесей.
Если температура трубчатой печи ниже 600°C, то синтезированный порошок представляет собой микросферы, состоящие частично из прореагировавшего конечного продукта в окисленной или восстановленной формах (оксид и металл) и обезвоженного аморфного геля, образованного компонентами реакционного раствора. Чем ниже температура печи, тем меньше конечного продукта в синтезируемом порошке. Температура трубчатой печи, равная 400°C, является критической для синтеза порошков, т.е. ниже данной температуры трубчатой печи образование порошка не осуществляется.
Если температура трубчатой печи выше 1000°C, т.е. выше диапазона температур, представленного в данном изобретении, то наблюдаются следующие закономерности для получаемых микросфер в связи с более интенсивной термической обработкой как аэрозоля реакционного раствора, так и синтезируемых микросфер, в связи с чем:
1) образуются микросферы неправильной формы и меньших размеров;
2) происходит спекание поверхности микросфер, следовательно, уменьшается удельная площадь поверхности;
3) размеры ОКР наночастиц металлов, составляющих поверхность полых микросфер, увеличиваются пропорционально повышению температуры трубчатой печи.
Увеличение скорости потока газа-носителя выше 4 л/мин при заданной температуре печи влечет к уменьшению времени пребывания частиц аэрозоля в высокотемпературном участке трубчатой печи, что может привести на высоких скоростях потока газа-носителя к невозможности прохождения экзотермической реакции внутри капель аэрозоля реакционного раствора, следовательно, порошок будет представлять собой микросферы обезвоженного реакционного геля.
Если соотношение химических реагентов реакционного раствора восстановитель/окислитель (ϕ) взять меньше чем ϕ=2, то конечным продуктом будут микросферы не металла, а оксида металла. Небольшое количество органического восстановителя в реакционном растворе способствует уменьшению температуры экзотермической реакции, в связи с чем конечным продуктом получается оксид металла. Также если использовать соотношение восстановитель/окислитель (ϕ) намного больше чем ϕ=2, то конечным продуктом получаются микросферы оксида металла, так как избыток количества органического восстановителя (топлива) приводит к снижению скорости экзотермической реакции и соответственно температуры синтеза в процессе горения, связанных с неполным прогоранием компонентов смеси и быстрым отводом тепла в окружающую среду от частиц аэрозоля реакционной смеси.
Используя возможность перерасчетов и грамотного переноса представленных технологических условий, представленных в данном изобретении, на другие определенные условия, путем масштабирования используемых конструкций трубчатой печи, ультразвукового ингалятора, а также варьирования скорости потока, химических реагентов в реакционной смеси, а также с изменением других необходимых параметров, можно достигнуть желаемый результат.
Пример 1.
Синтез наноструктурированных полых микросфер порошка металлического никеля состоит из следующих последовательных стадий:
Приготовление реакционного раствора 1 М смеси нитрата никеля и глицина, содержащей 20 мл Ni(NO3)2⋅6Н2О; 44 мл C2H5NO2. По мере расходования реакционного раствора в камеру ингалятора подливаются дополнительные партии реакционного раствора в заданном стехиометрическом соотношении. После чего при контролируемой подаче инертного газа-носителя (например, аргона или азота) 1-4 л/мин аэрозоль, генерируемый ультразвуковым ингалятором, из реакционного раствора поступает в трубчатую печь, где под воздействием температуры 600-1000°C происходит экзотермическая реакция в каждой капле аэрозоля. На выходе из трубчатой печи формируется микросферический порошок металлического Ni, улавливаемый пористым фильтром Шотта, подключенным к водоструйному насосу. Готовый продукт имеет высокую удельную поверхность 10 м2/г, средний диаметр микросфер 1 мкм (по данным растровой рентгеновской микроскопии) и состоит из наночастиц 21 нм (по данным порошковой рентгеновской дифракции).
Пример 2.
Синтез микросферического порошка металлической меди состоит из следующих последовательных стадий:
Приготовление реакционного раствора 1 М смеси нитрата меди и глицина, содержащего 20 мл Cu(NO3)2⋅6Н2О; 49 мл C2H5NO2. Дальнейшая процедура соответствует примеру 1. На выходе из трубчатой печи получается микросферический порошок Cu. Готовый продукт имеет высокую удельную поверхность 5 м2/г, средний диаметр микросфер 1 мкм (по данным растровой рентгеновской микроскопии) и состоит из наночастиц 29 нм (по данным порошковой рентгеновской дифракции).
Пример 3.
Синтез микросферического порошка металлического кобальта состоит из следующих последовательных стадий:
Приготовление реакционного раствора 1 М смеси нитрата кобальта и глицина, содержащего 20 мл Co(NO3)2⋅6Н2О; 66 мл C2H5NO2. Дальнейшая процедура соответствует примеру 1. На выходе из трубчатой печи формируется микросферический порошок Co с удельной поверхность 8 м2/г, средним диаметром микросфер 1 мкм (по данным растровой рентгеновской микроскопии) и состоит из наночастиц 23 нм (по данным порошковой рентгеновской дифракции).
Claims (4)
1. Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер, заключающийся в том, что реакционный раствор, содержащий нитраты металлов и растворимые в воде органические соединения, помещают в камеру ультразвукового ингалятора, где под воздействием колебаний пьезоизлучателя формируется аэрозоль реакционного раствора, после чего под контролируемой подачей инертного газа-носителя аэрозоль поступает в трубчатую печь, где под воздействием температуры 600-1000°C в каждой капле аэрозоля самоинициируется экзотермическая реакция, в ходе которой формируется металлический порошок, состоящий из полых наноструктурированных микросфер, улавливаемый фильтром на выходе из трубчатой печи.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нитратов металлов используют нитрат никеля, и/или нитрат кобальта, и/или нитрат меди.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растворимых в воде органических соединений используют глицин, и/или гидразин, и/или мочевину.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа-носителя используют аргон и/или азот.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139790A RU2652202C2 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139790A RU2652202C2 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016139790A RU2016139790A (ru) | 2018-04-12 |
| RU2652202C2 true RU2652202C2 (ru) | 2018-04-25 |
Family
ID=61974494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016139790A RU2652202C2 (ru) | 2016-10-11 | 2016-10-11 | Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652202C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739773C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2020-12-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения наноструктурированных полых микросфер оксида ванадия (варианты) |
| RU2765970C1 (ru) * | 2020-10-14 | 2022-02-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения высокопористых металлических материалов на основе полых наноструктурированных микросфер металлов |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113023788B (zh) * | 2019-12-25 | 2023-06-30 | 洛阳尖端技术研究院 | 镍钴中空复合颗粒、其制备方法及其应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94036406A (ru) * | 1994-09-29 | 1997-04-20 | Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий объединенного института высоких температур РАН | Способ получения полых металлических микросфер |
| US6277448B2 (en) * | 1995-11-13 | 2001-08-21 | Rutgers The State University Of New Jersey | Thermal spray method for the formation of nanostructured coatings |
| RU2569535C1 (ru) * | 2014-07-29 | 2015-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения ультрадисперсных порошков различных оксидов с узким разделением частиц по размерам |
| RU2570065C1 (ru) * | 2014-09-22 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "СПЕЦХИММОНТАЖ" (ЗАО "СПЕЦХИММОНТАЖ") | Способ получения микрошариков из кварца (варианты) и варианты их применения |
| RU2592892C1 (ru) * | 2015-03-26 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (ii) |
-
2016
- 2016-10-11 RU RU2016139790A patent/RU2652202C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94036406A (ru) * | 1994-09-29 | 1997-04-20 | Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий объединенного института высоких температур РАН | Способ получения полых металлических микросфер |
| US6277448B2 (en) * | 1995-11-13 | 2001-08-21 | Rutgers The State University Of New Jersey | Thermal spray method for the formation of nanostructured coatings |
| RU2569535C1 (ru) * | 2014-07-29 | 2015-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения ультрадисперсных порошков различных оксидов с узким разделением частиц по размерам |
| RU2570065C1 (ru) * | 2014-09-22 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "СПЕЦХИММОНТАЖ" (ЗАО "СПЕЦХИММОНТАЖ") | Способ получения микрошариков из кварца (варианты) и варианты их применения |
| RU2592892C1 (ru) * | 2015-03-26 | 2016-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (ii) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739773C1 (ru) * | 2020-07-08 | 2020-12-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ получения наноструктурированных полых микросфер оксида ванадия (варианты) |
| RU2765970C1 (ru) * | 2020-10-14 | 2022-02-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения высокопористых металлических материалов на основе полых наноструктурированных микросфер металлов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016139790A (ru) | 2018-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lenggoro et al. | Control of size and morphology in NiO particles prepared by a low-pressure spray pyrolysis | |
| JP5399239B2 (ja) | ナノ結晶金属酸化物の製造方法 | |
| RU2652202C2 (ru) | Способ получения полых наноструктурированных металлических микросфер | |
| JP2020089880A (ja) | マイクロ波プラズマ処理を使用した多相複合材料の製造方法 | |
| JP2018192471A5 (ru) | ||
| EP2588242B1 (en) | Droplet generation system and method | |
| CN104308172A (zh) | 一种制备空心立方微纳米金属的方法 | |
| CN103708560A (zh) | 一种纳米三氧化钨粉末的制备方法 | |
| CN112742401B (zh) | Ft合成催化剂及其制备方法和应用 | |
| JP4978237B2 (ja) | ニッケル粉末の製造方法 | |
| Kuvshinov et al. | Effect of pressure on the efficiency of nickel and nickel-copper catalysts in decomposition of methane | |
| JP5678437B2 (ja) | ナノ結晶状合金の合成法 | |
| Murugesan et al. | An Overview on synthesis of metal oxide nanoparticles | |
| Kawasaki et al. | Development of novel micro swirl mixer for producing fine metal oxide nanoparticles by continuous supercritical hydrothermal method | |
| CN112744851B (zh) | 树莓型氧化物微球及其制备方法和应用 | |
| Arun Chandru et al. | Initial studies on development of high-performance nano-structured Fe 2 O 3 catalysts for solid rocket propellants | |
| Ebin et al. | Aerosol synthesis of nano-crystalline iron particles from iron (II) chloride solution | |
| Sun et al. | Supercritical hydrothermal synthesis of submicrometer copper (ii) oxide: Effect of reaction conditions | |
| CN102059345B (zh) | 一种溶液雾化法制备镍钴金属或合金粉末的方法 | |
| Stopić et al. | Synthesis of nanosized metallic and core-shell particles by ultrasonic spray pyrolysis | |
| KR20080016138A (ko) | 탄소나노화이버의 제조 방법 및 이의 제조 장치 | |
| KR101757414B1 (ko) | 연속식 금속 산화물 입자 제조 방법 | |
| KR101325961B1 (ko) | 슬러리 환원법을 이용한 코발트 분말 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 코발트 분말 | |
| CN112742400B (zh) | 甲醇净化催化剂及其制备方法和应用 | |
| D’Souza et al. | Synthesis of metal colloids |