1. Загальні відомості про методи отримання наночастинок
2. Отримання наночасток в газовій фазі
2.1 Отримання наночасток в процесі «випаровування - конденсація»
2.2 газофазних отримання наночастинок
2.3 Отримання наночасток за допомогою топохимической реакцій
2.4 Надзвукове витікання газів з сопла
2.6 Термічне розкладання і відновлення
3. Отримання наночасток в рідкій фазі
3.1 Хімічна конденсація
3.2 Осадження в розчинах і розплавах
3.3 Золь-гель метод
3.4 Електрохімічний метод отримання наночастинок
4. Отримання наночасток з використанням плазми
4.1 плазмохімічним синтез
4.2 Електроерозійний метод
4.3 Ударно-хвильової або детонаційний синтез
5. МЕХАНОХІМІЧНО синтез
6. Біохімічні методи отримання наноматеріалів
7. Кріохіміческій синтез
7.1 Основні процеси кріохіміческой нанотехнології
7.1.1 Приготування і диспергування розчинів
7.1.2 Заморожування рідких крапель
Вивчення наноструктур інтенсивно почалося приблизно двадцять років тому, і вже займає певне місце в сфері застосування. Хоча слово нанотехнологія є відносно новим, пристрої та структури нанометрових розмірів не нові. Насправді вони існують на Землі стільки ж, скільки існує саме життя.
Нанотехнології - це область науки і техніки, пов'язана з розробкою пристроїв розміром близько нанометра (однієї мільярдної частки метра), т. Е. Пристроїв, що становлять від декількох десятків до декількох тисяч атомів. Основне призначення таких пристроїв - працювати з окремими атомами і молекулами (міжатомні відстані в біологічних молекулах вимірюються десятими частками нанометра). Імпульс розвитку нанотехнології дало створення скануючого тунельного мікроскопа - пристрою, що дозволяє досліджувати речовину на атомному рівні ( "бачити" атоми) і переміщати окремі атоми. За цей винахід в 1986 році була присуджена Нобелівська премія.
Так як нанохімія включає в себе безліч розділів, і охопити їх усі в роботі неможливо, я зупинюся на розділі: методи отримання наночастинок.
Таким чином, метою даної курсової роботи є узагальнення літературних даних про способи отримання наночастинок, і далі будуть розглянуті найпоширеніші з них.
1. Загальні відомості про методи отримання наночастинок
Найбільш загальною кінетичної закономірністю формування нанорозмірних частинок є поєднання високої швидкості зародження кристалічної фази з малою швидкістю її зростання. Саме ці особливості синтезу наночастинок визначають технологічні шляхи його здійснення.
Всі методи отримання наночастинок можна розділити на дві великі групи. Перша об'єднує способи, що дозволяють отримувати і вивчати наночастинки, але на основі цих методів важко створювати нові матеріали. Сюди можна віднести конденсацію при наднизьких температурах, деякі варіанти хімічного, фотохімічного і радіаційного відновлення, лазерне випаровування.
Друга група включає методи, що дозволяють на основі наночастинок отримувати наноматеріали. Це в першу чергу різні варіанти механохімічного дроблення, конденсація з газової фази, плазмохімічні методи і ін.
Такий поділ методів є відносно умовним. Але відображає ще одну їх особливість: отримання частинок шляхом укрупнення окремих атомів і агрегації, або підхід «знизу», і різні варіанти диспергирования, або підхід «зверху». Перший підхід характерний в основному для хімічних методів отримання нанорозмірних частинок, другий для фізичних методів. Отримання наночасток шляхом укрупнення атомів дозволяє розглядати поодинокі атоми як нижню межу нанохімії. Верхня межа визначається кількістю атомів в кластері, при якому подальше збільшення розміру частки не веде до якісних змін хімічних властивостей.
2. Отримання наночасток в газовій фазі
2.1 Отримання наночасток в процесі «випаровування - конденсація»
У газовій фазі найбільш часто проводять такі процеси: випаровування - конденсація (випаровування в електричній дузі і в плазмі); осадження; топохімічні реакції (відновлення, окислення, розкладання частинок твердої фази).
Мал. 1 Схема отримання нанопорошків в процесі випаровування - конденсація
У процесі «випаровування - конденсація» рідкі або тверді речовини випаровують при контрольованій температурі в атмосфері інертного газу низького тиску з подальшою конденсацією пара в охолоджуючої середовищі або на охолоджуючихпристроях (рис. 1). Цей спосіб дозволяє отримувати частинки розміром від двох до декількох сотень нанометрів. Наночастки з розміром менше 20 нм зазвичай мають сферичну форму, а у більших може з'являтися огранювання.
Зазвичай випаровується речовина 5 поміщають в нагрівальну камеру 2 з нагрівачем 4 і отвором (діафрагмою), через яке випарувалися частинки речовини потрапляють в вакуумний простір (з тиском близько 0,10-0,01Па), де відбувається формування молекулярного пучка. Частинки, рухаючись практично прямолінійно, конденсуються на охолоджувальної підкладці 1.Откачка газу з апарату здійснюється через клапан 3.
Якщо проводити випаровування речовини в режимі, коли немає зіткнення між частинками в просторі діафрагми, то довжина вільного пробігу частинки ЛЧ> Dд (тут Dд - діаметр діафрагми). Закінчення пучка частинок з нагрівальної камери буде еффузіонное; інтенсивність пучка J, частинок / (см2 · с), на відстані r від джерела.
Де p - тиск; М - молекулярна маса; Т - температура джерела тепла; # тисячі двісті п'ятьдесят шість; - кут між напрямком пучка і нормаллю до площини отвору.
Як видно з виразу, інтенсивність пучка
1 / r2, тобто розподіл розпилюються частинок в просторі приблизно таке ж, як і для джерела. Іншими словами, що випускаються частки поширюються у вакуумі за законами геометричної оптики.
Молекулярні пучки, одержувані при еффузіонном закінчення випаровуються частинок, мають малу інтенсивністю порядку J = 1012 - 1014 частинок / (см2 · с). Температуру джерела вибирають в залежності від необхідної інтенсивності молекулярного пучка і рівноважного тиску над випаровується матеріалом. Вона може бути вище або нижче температури плавлення речовини.
Необхідно відзначити, що деякі речовини (наприклад, Sn і Ge) випаровуються як у вигляді окремих атомів, так і у вигляді малих кластерів. У молекулярних пучках малої інтенсивності, одержуваних при еффузіонном закінчення через отвір в нагрівальній камері, спостерігається рівномірний розподіл кластерів малих розмірів.
Основною перевагою методу молекулярних пучків є можливість досить точно регулювати інтенсивність пучка і управляти швидкістю подачі частинок в зону конденсації [2].
2.2 газофазних отримання наночастинок