Индукционная потоковая левитация как новый подход к синтезу наноразмерного карбида титана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Наночастицы карбида титана TiC размером менее 16 нм, получены в одну стадию из объемных образцов методом индукционной потоковой левитации (ИПЛ). Этот метод обладает рядом преимуществ: высокая производительность (до 100 г/ч наночастиц), контроль размера в широком диапазоне (от 0.5 до 500 нм) и бесконтактный нагрев (до 2500°C). Кроме того, он соответствует принципам “зеленой химии”. Метод относится к газофазным технологиям, где металл нагревается высокочастотным электромагнитным полем, находясь при этом в состоянии левитации. Полученные наночастицы карбида титана охарактеризованы различными физико-химическими методами: просвечивающей электронной микроскопией, сканирующей электронной микроскопией, рентгеновской дифракцией, методом низкотемпературной адсорбции азота и динамическим рассеянием света. Исследования показали, что метод ИПЛ является одним из наиболее перспективных способов получения наночастиц, обеспечивает высокую степень чистоты и дисперсности продукции в одну стадию синтеза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. С. Докин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. Н. Марков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. А. Капинос

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

П. П. Грачев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Емельянов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

З. А. Маркин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Поплавский

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

К. А. Чередниченко

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И. М. Губкина

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, Ленинский пр., 65, корп. 1, Москва, 119991

А. Н. Петухов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Воротынцев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Россия, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

Список литературы

  1. De М., Ghosh P.S., Rotello V.M. Applications of Nanoparticles in Biology // Adv. Mater. 2008. V. 20. № 22. P. 4225–4241. https://doi.org/10.1002/adma.200703183
  2. Klębowski B., Depciuch J., Parlińska-Wojtan M., Baran J. Applications of Noble Metal-Based Nanoparticles in Medicine // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. № 12. P. 4031. https://doi.org/10.3390/ijms19124031
  3. Sircar A., Rayavarapu K., Bist N., Yadav K., Singh S. Applications of Nanoparticles in Enhanced Oil Recovery // Pet. Res. 2022. V. 7. № 1. P. 77–90. https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2021.08.004
  4. Shahidi S. Magnetic Nanoparticles Application in the Textile Industry — A Review // J. Ind. Text. 2021. V. 50. № 7. P. 970–989. https://doi.org/10.1177/1528083719851852
  5. Ashwin Sidharth N., Mani Rahulan K., Angeline Little Flower N. Polymer Nanoparticle Hybrid Membrane for Fuel Cell Application // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2022. V. 1219. № 1. P. 1219. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1219/1/012042
  6. Amalraj S., Michael P.A. Synthesis and Characterization of Al2O3 and CuO Nanoparticles into Nanofluids for Solar Panel Applications // Results Phys. 2019. V. 15. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102797
  7. Khodashenas B., Ghorbani H.R. Synthesis of Silver Nanoparticles with Different Shapes // Arab. J. Chem. 2019. V. 12. № 8. P. 1823–1838. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.12.014
  8. Ebadi M., Bullo S., Buskaran K., Hussein M.Z., Fakurazi S., Pastorin G. Dual‐functional Iron Oxide Nanoparticles Coated with Polyvinyl Alcohol/5‐Fluorouracil/Zinc‐Aluminium‐Layered Double Hydroxide for a Simultaneous Drug and Target Delivery System // Polymers (Basel). 2021. V. 13. № 6. P. 855. https://doi.org/10.3390/polym13060855
  9. Ahmad F., Mounir Salem-Bekhit M., Khan F. et al. Unique Properties of Surface-Functionalized Nanoparticles for Bio-Application: Functionalization Mechanisms and Importance in Application // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 8. P. 1333. https://doi.org/10.3390/nano12081333
  10. Han L., Wang M., Sun H. et al. Porous Titanium Scaffolds with Self-Assembled Micro/Nano-Hierarchical Structure for Dual Functions of Bone Regeneration and Anti-Infection // J. Biomed Mater. Res. 2017. V. 105. № 12. P. 3482–3492. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36178
  11. Sha X., Xiao N., Guan Y., Yi X. A First-Principles Investigation on Mechanical and Metallic Properties of Titanium Carbides Under Pressure // J. Mater. Sci. Technol. 2018. V. 34. № 10. P. 1953–1958. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.02.012
  12. Krutskii Y.L., Gudyma T.S., Kuchumova I.D., Khabirov R.R., Antropova K.A. Carbides of Transition Metals: Properties, Application and Production. Review. Part 1. Titanium and Vanadium Carbides // Izv. Ferrous Metallurgy. 2022. V. 65. № 5. P. 305–322. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-5-305-322
  13. Xie Z., Deng Y., Yang Y. et al. Preparation of Nano-Sized Titanium Carbide Particles Via a Vacuum Carbothermal Reduction Approach Coupled with Purification Under Hydrogen/Argon Mixed Gas // RSC Adv. 2017. V. 7. № 15. P. 9037–9044. https://doi.org/10.1039/c6ra28264d
  14. Galevsky G.V., Rudneva V.V., Garbuzova A.K., Valuev D.V. Titanium Carbide: Nanotechnology, Properties, Application // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2015. P. 1–6. https://doi.org/10.1088/1757-899X/91/1/012017
  15. Warner T.E., Clausen A.K., Poulsen M.G. Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Titanium Carbide: an Educational Module Using a Wooden Block Reactor // Int. J. Self-Propag. High-Temp Synth. 2019. V. 28. № 1. P. 56–63. https://doi.org/10.3103/S106138621901014X
  16. Markov A.N., Vorotyntsev A.V., Kapinos A.A. et al. Direct Synthesis of Al, Mg, Ni, and Ti Nanoparticles by Induction Flow Levitation Technique // ACS Sustain Chem. Eng. 2022. V. 10. № 24. P. 7929–7941. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c00940

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. СЭМ-снимок НЧ карбида титана (а) и распределение частиц по размерам (б).

Скачать (453KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ПЭМ-снимок НЧ карбида титана (а) и распределение частиц по размерам (б).

Скачать (436KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгенограмма синтезированных НЧ карбида титана.

Скачать (92KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение НЧ TiC, полученное методом ДРС: а – по количеству частиц, б – по интенсивности частиц.

Скачать (178KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изотерма адсорбции–десорбции полученных НЧ TiC (N2, 77 K).

Скачать (75KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024