Вопрос. Методы определения размеров наночастиц
Метод динамического рассеяния света – один из наиболее популярных методов для определения размеров макромолекул. Принцип измерения размеров частиц основан на измерении и анализе флуктуаций в разные
моменты времени интенсивности рассеянного света в объеме, содержащем частицы в растворителе. Благодаря случайному движению частиц, вызванному некомпенсированными толчками молекул растворителя (Броуновское движение), интенсивность света осциллирует относительно своего среднего значения. По частоте этих осцилляций можно получить информацию о коэффициенте диффузии частиц, который, в свою очередь, зависит от размеров частиц. Предполагается, что единственной причиной движения частиц является диффузия, т.е. эффекты седиментации, температурной конвекции и движения жидкости должны быть исключены. Это условие задает ограничение сверху по размерам частиц, которое обычно составляет до нескольких микрон.
Ограничение по размерам снизу создает временная шкала измерительного прибора, что позволяет анализировать обычно частицы с размерами начиная от нескольких нанометров. Также существуют ограничения со стороны концентрации частиц (рассмотрение только слабых растворов). При высокой концентрации частиц луч света, рассеянный от одной частицы, может встретить другую частицу до того, как он будет зарегистрирован детектором, и информация потеряется. Это явление, называемое множественным рассеянием.
|
|
|
Метод динамического рассеяния света имеет несколько преимуществ: длительность эксперимента невелика, требуются скромные затраты на проведение, возможность анализа данных, содержащих широкий диапазон распределений видов самых различных молекулярных масс.
Среди всех методов получения изолированных наночастиц и нанопорошков метод осаждения из коллоидных растворов обладает наиболее высокой селективностью и позволяет получать стабилизированные нанокластеры с очень узким распределение по размерам, что весьма важно для использования наночастиц в качестве катализаторов или в устройствах микроэлектроники.
Основная проблема метода осаждения из коллоидных растворов связана с тем, как избежать коалесценции полученных наночастиц.
Как уже отмечалось, развитая поверхность изолированных наночастиц дает большой вклад в их свойства. Неаддитивность термодинамических функций, связанная с вкладом границ раздела фаз и учитываемая введением поверхностного натяжения сг, приводит к размерным эффектам термодинамических величин. В случае наночастиц необходимо учитывать также зависимость поверхностного натяжения от размеров частиц. Влияние поверхностной энергии сказывается, в частности, на термодинамических условиях фазовых превращений. В наночастицах могут возникать фазы, которые не существуют в данном веществе в массивном состоянии. С уменьшением размера частиц вклад поверхности — поверхностное натяжение, зависящее от направления единичного вектора п, нормального к поверхности) в свободную энергию увеличивается.
|
|
|
Если информация о химических свойствах кластеров и изолированных наночастиц весьма обширна, то применительно к консолидированным наноматериалам эти сведения весьма ограничены и исчерпываются главным образом информацией о взаимодействии наноструктурных пленок с газами и о коррозионной стойкости электроосажденногонанокристаллического никеля. Коррозионная стойкость последнего оказалась вполне удовлетворительной даже при таких жестких технологических испытаниях, как коррозия под напряжением при температуре 350 °С в 10%-м растворе NaOH в течение 3000 ч. Более того, в силу особенностей структуры наноматериалы могут быть лишены так называемой локализованной коррозии, поскольку в целом средняя локализация вредных примесей на многочисленных границах и тройных стыках может быть гораздо ниже, чем в обычных материалах.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 703; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!