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.
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 F– при 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.
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
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...
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
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
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.
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.
