Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. SEM-изображения массива нанотрубок из диоксида титана, полученных в результате процесса анодного окисления титановой фольги.
Рисунок 2. Микрофотографии различных стадии трансформации нанотрубок в наночастицы (a, b, c соответствуют воздействию фторид-ионов в течение 1, 5 и 30 минут), (d) Схематическое представление указанного превращения.
Рисунок 3. Зависимость размера наночастиц от концентрации фторид-ионов в ходе отжига образца, состоящего из нанотрубок. На вставке: наночастицы оксида титана, имеющие форму усечённой бипирамиды, с указанием граней.
Рисунок 4. Спектры фотолюминесценции полученных нанотрубок и наночастиц диоксида титана.
Рисунок 5. SEM-изображения, полученные на начальной стадии процесса трансформации нанотрубок в наночастицы диоксида титана при максимальной концентрации фторид-ионов.

Нанотрубки превращаются, превращаются…в наночастицы

Ключевые слова:  диоксид титана, нанотрубки, наночастица

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

01 ноября 2009

Диоксид титана является уникальным материалом, благодаря своим физико-химическим свойствам, которые определяются размером, геометрией и поверхностью частиц, а также фазовым составом. Материалы на основе наноструктурированного TiO2 (нанотрубки, наностержни и наночастицы) находят самое широкое применение: солнечные батареи с использованием красителей - сенсибилизаторов, генерация водорода за счёт расщепления воды, фотокатализ для очистки воды и воздуха, при создании аккумуляторов и т.д.

Авторы работы, недавно опубликованной в журнале Nanotechnology, детально исследовали процесс превращения нанотрубок TiO2 в наночастицы, имеющие форму усечённой бипирамиды, под действием ионов Fпри повышенных температурах. Вначале путём анодного окисления из тонкой титановой фольги были получены упорядоченные нанотрубки диоксида титана (Рисунок 1), которые впоследствии были подвергнуты термической обработке при температуре 500oC в течение 30 минут в токе NH4F. В результате, согласно предложенной модели, происходит деградация структуры нанотрубок: утолщение стенок и уменьшение длины, что, в конечном счёте, приводит к образованию наночастиц указанной формы (Рисунок 2), при этом размер частиц закономерно уменьшается при увеличении концентрации фторид-ионов (Рисунок 3). Данные спектроскопии в видимой и УФ области, представленные на Рисунке 4, также свидетельствуют о формировании из нанотрубок наночастиц. Начальные стадии формирования наночастиц при высокой концентрации NH4F представлены на Рисунке 5.

Учёные уверены, что данные исследования могут быть полезны при создании наноматериалов на основе диоксида титана для различного рода применений.




Комментарии
А может это банальная рекристаллизация с кристаллизацией стенок трубок и последующим ростом частиц? А фторид нужен для обеспечения переноса массы?
Так, Александр Валерьевич, все наиболее вероятно в точности так, как Вы написали!
Только у авторов получилась не "банальная" а, ого-го и ах, нанотрубок, с "различного рода применениями". Молодцы
Ток "фторида аммония" при 500оС - это просто феерия какая-то!
Здесь вроде как написано, что гидрофторид аммония аж до 200 с небольшим живёт...

кстати, на счёт иронии: ну молодцы ребята, взяли сделали работу, а потом опубликовали в нормальном журнале и неважно, что данный метод синтеза всем и вся известен и много раз до них применялся...
Ну, соли аммония неплохо возгоняются...
Владимир Константинович,
ес-но, при 500 С равновесие [NH4]F = NH3 + HF практически полностью смещено вправо.
А механизм такой (если упрощённо-схематично): растворение TiO2 + 4HF = TiF4 + 2H2O (тетрафторид титана возгоняется при 285 C) и осаждение TiF4 + 2H2O + 4NH3 = TiO2 + 4[NH4]F
Владимир Владимирович, мне всегда казалось, что научная работа должна давать какие-никакие новые знания о природе... Здесь же я таковых в упор не вижу - то, что наноструктуры при наличии путей массопереноса будут рекристаллизовываться с резким укрупнением частиц было очевидно из давно известных принципов. Смысл такое публиковать то?
АБ,
все же не уверен, что фторид титана здесь может образоваться. Думаю, все проще - оксифториды образуются, и трубки разрушаются.
АР,
возгоняются с диссоциацией
Aлександр Валерьевич,
Очень хороший вопрос, и я, к сожалению, не знаю на него однозначный хороший ответ.

В данном конкретном случае, я сначала подумал, что статья разумно описывает трансформацию трубок, как конкретной морфологии, и разумно имеет право быть.
С другой стороны, посмотрев чуть поподробнее, там нет даже приличной экспериментальной части, описывающей концентрации и подумалось, что авторы не отмыли трубки от фторидов, получили кристаллы при отжиге, и решили написать о том статью феерическую...

Так что трудно конкретно рассуждать - оксифториды представляются разумными исходя из стехиометрии, но и тетрафторид может иметь место, как стабильный легко летучий продукт (?)

И попытаюсь робко отрезюмировать, что авторы-то написав статью вроде как и молодцы, а как выбор для перевода - вопрос спорный...
Владимир Константинович,
Вы правы насчёт оксифторидов. Там даже оксифтортитанаты (типа [NH4]2TiOF4) должны образовываться - но они нелетучие, как им участвовать в массопереносе (перестройке частицы)? Я ведь рисовал упрощённую схему
Александр Борисович,
обратите еще внимание на рис. 3: у меня такое чувство, что доблестные китайцы проводили обработку трубок TiO2 парами HF в стеклянном контейнере! Это прекрасно, я считаю

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанопаркет
Нанопаркет

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоится онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоится онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.