Исследование физико-химических свойств нанопорошков

Глюко́%20%d0%b3%d0%bb%d1%85%d0%ba%d1%8c%d0%b6%d0%b7,%20%d0%be%d1%82%20%d0%b3%d0%bb%d1%85%d0%ba%d1%8d%d1%82%20%d1%81%d0%bb%d0%b0%d0%b4%d0%ba%d0%b8%d0%b9)%20(<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4>>за (греч. <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B5%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%8F%D0%B7%D1%8B%D0%BA> глхкьжз, от глхкэт сладкий) (<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4>6><http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4>12><http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4>6,%20%d0%b8%d0%bb%d0%b8%20%d0%b4%d0%b5%d0%ba%d1%81%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b7%d0%b0%20%d0%b2%d1%81%d1%82%d1%80%d0%b5%d1%87%d0%b0%d0%b5%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d0%b2%20%d1%81%d0%be%d0%ba%d0%b5%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BA_(%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BA)>%20%d0%bc%d0%bd%d0%be%d0%b3%d0%b8%d1%85%20%d1%84%d1%80%d1%83%d0%ba%d1%82%d0%be%d0%b2%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82>%20%d0%b8%20%d1%8f%d0%b3%d0%be%d0%b4%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0>,%20%d0%b2%20%d1%82%d0%be%d0%bc%20%d1%87%d0%b8%d1%81%d0%bb%d0%b5%20%d0%b8%20%d0%b2%d0%b8%d0%bd%d0%be%d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%b4%d0%b0%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4>,%20%d0%be%d1%82%d1%87%d0%b5%d0%b3%d0%be%20%d0%b8%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b8%d0%b7%d0%be%d1%88%d0%bb%d0%be%20%d0%bd%d0%b0%d0%b7%d0%b2%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20%d1%8d%d1%82%d0%be%d0%b3%d0%be%20%d0%b2%d0%b8%d0%b4%d0%b0%20%d1%81%d0%b0%d1%85%d0%b0%d1%80%d0%b0%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80>.%20%d0%af%d0%b2%d0%bb%d1%8f%d0%b5%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d1%88%d0%b5%d1%81%d1%82%d0%b8%d0%b0%d1%82%d0%be%d0%bc%d0%bd%d1%8b%d0%bc%20%d1%81%d0%b0%d1%85%d0%b0%d1%80%d0%be%d0%bc%20(%d0%b3%d0%b5%d0%ba%d1%81%d0%be%d0%b7%d0%be%d0%b9%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%B7%D1%8B>).%20%d0%93%d0%bb%d1%8e%d0%ba%d0%be%d0%b7%d0%bd%d0%be%d0%b5%20%d0%b7%d0%b2%d0%b5%d0%bd%d0%be%20%d0%b2%20%d1%81%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d0%b2%20%d1%80%d1%8f%d0%b4%d0%b0%20%d0%b4%d0%b8-%20(%d0%bc%d0%b0%d0%bb%d1%8c%d1%82%d0%be%d0%b7%d1%8b%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D1%82%D0%BE%D0%B7%D0%B0>,%d1%81%d0%b0%d1%85%d0%b0%d1%80%d0%be%d0%b7%d1%8b%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%B0>%20%d0%b8%20%d0%bb%d0%b0%d0%ba%d1%82%d0%be%d0%b7%d1%8b%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B7%D0%B0>)%20%d0%b8%20%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d1%81%d0%b0%d1%85%d0%b0%d1%80%d0%b8%d0%b4%d0%be%d0%b2%20(%d1%86%d0%b5%d0%bb%d0%bb%d1%8e%d0%bb%d0%be%d0%b7%d0%b0,%20%d0%ba%d1%80%d0%b0%d1%85%d0%bc%d0%b0%d0%bb).>), или виноградный сахар <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80>, или декстроза встречается в соке <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BA_(%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BA)> многих фруктов

Исследование физико-химических свойств нанопорошков

Дипломная работа

Физика

Другие дипломы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Физико-технический факультет

Кафедра радиофизики и нанотехнологий

 

 

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОПОРОШКОВ

 

 

 

 

 

Работу выполнила Фурса Вера Викторовна

Научный руководитель

канд. биол. Наук Н.С. Васильев

Нормоконтролер

канд. хим. наук М. Е. Соколов

 

 

 

 

 

 

 

Краснодар 2012

Реферат

 

Фурса В.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОПОРОШКОВ.

Дипломная работа: 57 с., 30 рис., 2 табл., 20 источников.

Объектом исследования данной дипломной работы является нанопорошок железа в растворах глюкозы, малахитового зеленого, метилового красного и фуксина.

Целью работы является исследование адсорбционных свойств нанопорошка железа.

В результате выполнения дипломной работы исследованы растворы глюкозы, малахитового зеленого, метилового красного и фуксина с добавлением нанопорошка железа с дальнейшим изучением процесса снижения концентрации указанных веществ за счет адсорбции на поверхности наночастиц и их осаждением в магнитном поле. Определен характер взаимосвязи между направленностью магнитного поля и адсорбционными свойствами нанопорошка железа.

 

Содержание

нанопорошок железо адсорбция магнитное поле

Введение4

1 Литературный обзор6

1.1 Нанопорошки сегодня: основные понятия, характеристики, задачи6

1.2 Получение нанопорошков: методы, частные примеры, 9

1.2.1 Методы получения нанопорошков9

1.3 Частные случаи получения нанопорошков12

1.3.1 Электровзрывная технология получения нанопорошков12

1.3.2 Получение нанопорошков на ускорителе электронов13

1.4 Нанопористые материалы и их адсорбционные свойства14

1.5 Адсорбция веществ на микропористом углеродном адсорбенте15

1.6 Термодинамика адсорбции17

1.7 Сорбционные свойства фуллереновых материалов20

1.8 Углеродные адсорбенты22

1.9 Равновесие адсорбции23

1.10 Иностранные источники25

2 Экспериментальная часть28

2.1 Методика проведения исследований28

2.2 Технические характеристики спектрофотометра СФ-10334

3 Обсуждение результатов38

Заключение53

Список использованных источников54

 

Введение

 

Нанопорошки - только один из многих имеющихся на сегодняшний день наноматериалов. Большинство из них, такие как, например, дендримеры, фуллерены, нанотрубки и нанопоры, производятся из ограниченного количества видов сырья. В то время как нанопорошки можно производить из сотен различных материалов. Все наноматериалы, которые производятся в настоящее время, подразделяются на четыре группы: оксиды металлов, сложные оксиды (состоящих из двух и более металлов), порошки чистых металлов и смеси.

Оксиды металлов составляют не менее 80% всей производимых порошков. Порошки чистых металлов составляют значительную и все возрастающую долю всего объема производства. Сложные оксиды и смеси имеются в ограниченном количестве. Однако ожидается, что их использование возрастет в долгосрочной перспективе. Мировое производство нанопорошков сосредоточено в высокоразвитых индустриальных государствах, импортирующих сырье из стран Латинской Америки, Южной Африки, Австралии и России.

Потребление нанопорошков в промышленности быстро растет. Электроника, оптика и обрабатывающая промышленность потребляют более 70% мирового производства. С каждым годом все более широкое применение нанопорошки находят в сельском хозяйстве и природоохранной отрасли (включая добычу полезных ископаемых и их обработку, получение электроэнергии и водоочистку), а также медицине и косметологии.

Диапазон применения нанопорошков - весьма велик. Так, например, диоксид кремния и оксид алюминия уже завоевали признание среди производителей потребительских товаров и электронной техники: их использование позволяет существенно уменьшать размеры изделий. Для производства плазменных дисплеев и панелей управления в будущем планируется применять сульфиды, селениды и теллуриды цинка, кадмия и свинца. Карбиды кобальта и вольфрама используются для изготовления износостойких покрытий для механических деталей.

Оксиды титана, цинка, железа, применяются в косметической промышленности: первые два - за способность поглощать ультрафиолетовое излучение, следующие - за красную окраску. Нанопорошки железа также хорошо зарекомендовали себя в растениеводстве и животноводстве. Многие нанопорошки смогут заменить платину как катализатор, что приведет к снижению стоимости и повышению КПД аккумуляторов. Наночастицы золота широко применяются при исследованиях в области наноэлектроники, биотехнологий и в медицине для доставки лекарств и точечной терапии больных участков.

Цель данной работы заключалась в исследовании адсорбционных свойств суспензии нанопорошка железа в различных растворах.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

изучить литературный материал, имеющийся по аналогичным темам;

исследовать изменение концентрации красителей в растворе в зависимости от концентрации добавленного нанопорошка железа;

исследовать интенсивность процесса осаждения наночастиц железа в растворе магнитным полем.

Актуальность работы заключается во внедрение новых материалов, в частности нанопорошка железа, в различные сферы нашей жизни. Нанопорошок железа отличают высокие показатели магнитных свойств, большая удельная поверхность, интенсивный процесс адсорбции, а также сравнительно низкая цена. Именно эти характеристики смогут обеспечить нанопорошку железа высокую конкурентоспособность в использовании его при очистке воды.

 

1 Литературный обзор

 

1.1 Нанопорошки сегодня: основные понятия, характеристики, задачи

 

Понятие наноматериала, как правило, связывают с его размером - менее 100 нм. Однако IUPAC установил, что любой объект, хоть одно измерение которого имеет размер меньше указанной величины, относится к наносистеме. В этом случае можно говорить об уровне наномасштабов. В данной работе речь пойдет об объектах, у которых три характеристических размера находятся в диапазоне до 100 нм. Что же такое нанопорошок? Сегодня существует несколько определений данного термина: 1) согласно определению Международной организации по стандартизации (ISO), нанопорошок - твердое порошкообразное вещество искусственного происхождения, содержащее нанообъекты, агрегаты или агломераты наообъектов либо их смесь; 2) ансамбль наночастиц; 3) порошок, размер всех частиц которого менее 100 нм. Специалисты же говорят, что нанопорошки - это порошки измельченные до наноразмеров, при которых скачкообразно изменяются их свойства, поскольку простое измельчение до любых размеров ничего не дает. Во многих субмикронных порошках содержится определенное количество (в большинстве своем незначительное) наноразмерных фракций, наличие которых не дает основания считать весь порошок нанопорошком. Возможны частные случаи нанопорошков, когда субмикронные конгломераты являются связанными наноразмерными кристаллитами или блоками, но при определенном физическом воздействии (ультразвуковое диспергирование, механическое активирование и др.) могут распадаться на наночастицы. Нанопорошки находятся в аморфном состоянии. Аморфное состояние - это конденсированное состояние вещества, главный признак которого - отсутствие атомной или молекулярной решетки. Аморфное тело изотропно и не имеет точки плавления. При повышении температуры оно размягчается и постепенно переходит в жидкое состояние. Аморфные твердые тела, включая металлические, обладают упругими и вязкими свойствами. Нанокластеры определяют некристаллическую симметрию аморфного состояния. Превращение аморфного состояния материала в нанокристаллическое осуществляется путем кристаллизации. Ее механизм определяет типы и морфологию продуктов нанокристаллизации.

Нанопорошки характеризуются:

средним размером частиц и распределением частиц по размерам;

средним размером кристаллитов и распределением кристаллитов по размерам;

степенью агломерации частиц (слабая агломерация - связь частиц за счет взаимодействий типа ван-дер-ваальсовых, сильное агрегирование характеризуется сильными межчастичными связями);

удельной площадью поверхности;

химическим составом объема частиц;

составом по сечению для частиц ядро-оболочка;

морфологией частиц;

химическим составом поверхности;

кристаллической структурой наночастиц;

содержанием влаги и других адсорбатов (в виду большой удельной поверхности нанопорошки содержат довольно значительное количество адсорбированных веществ, адсорбатов, объемная доля которых по отношению к материалу частиц может содержать единицы или десятки процентов);

сыпучестью (текучестью);

насыпной плотностью;

цветом.

Основная задача исследователей - понять при каких размерах частиц меняются те или иные свойства нанопорошков и направить это изменение свойств на создание новых нанопорошков. Сегодня с помощью наночастиц пытаются решить целый ряд задач. На основе нанонаполнителей были созданы новые композитные материалы, такие как нанокерамика, в которой легирующие добавк

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>