Синтез электроположительных наноструктурных частиц оксидно-гидроксидных фаз алюминия

В настоящее время развитие методов синтеза нановолокон, нанопроволок, нанотрубок, нанолистов, сделало возможным получение материалов с новыми микроструктурными характеристиками для различных областей применения. Особенно важно наличие специфической формы частиц, создающих жесткую пространственную структуру с открытой системой пор и большой величиной удельной поверхности при создании адсорбентов и катализаторов. В последние годы активно изучаются наноструктурные сорбенты - продукты гидролиза нанопорошков алюминия, полученные методом электрического взрыва проводника.

Разработан способ получения наноструктурных частиц оксигидроксида алюминия гидролизом электровзрывных порошков алюмонитридной композиции состава Al/AlN [1]. Наночастицы алюмонитридной композиции состоят из алюминиевого ядра, на поверхности которого расположен слой нитрида алюминия. Реакция нитрида алюминия с водой начинается по всей поверхности наночастицы; по мере того, как толщина слоя продуктов гидролиза достигает 5 - 10 нм, он отслаивается от частицы в виде нанолистов вероятно из-за термических напряжений возникающих между продуктами гидролиза и материалом исходной частицы. Нанолисты частично соединены между собой и образуют объемный рыхлый агломерат вокруг реагирующей наночастицы. По мере углубления реакции размер исходной частицы уменьшается, а плотность агломерата возрастает за счет возникновения новых нанолистов, что затрудняет обнаружение остатков исходных частиц методом электронной микроскопии (рис. 1), [2]. При этом нанолисты имеют складчатую структуру и агломерированные в пористые наноструктурные частицы оксигидроксида алюминия с размером 0,5 - 3,0 мкм (рис. 2).

Рис. 1. Изображение частиц алюмонитридной композиции с содержанием Al около 60% масс. (а), промежуточных продуктов гидролиза (б) и наноструктурных продуктов гидролиза нанопорошка (в)

Рентгенофазовым анализом установлено, что продукты гидролиза Al/AlN в зависимости от условий проведения реакции представляют собой смесь фаз AlOOH и Al(OH)3 в различных соотношениях. Прокаливание полученных продуктов при 450 оС приводит к образованию фазы γ-Al2O3, сопровождающемуся увеличением удельной поверхности до 450 м2/г. Величина дзета - потенциала нановолокон в дистиллированной воде составляет величину около 40 мВ [3].

Совместный синтез нанолистов и частиц коллоидного серебра, позволил импргенировать наноструктурный оксигидроксид алюминия частицами серебра (рис. 3). Нанолисты могут представлять интерес как носители катализаторов, модификаторы полимерных материалов, сорбционные среды и т.д.

Рис. 2. Частицы оксигидроксида алюминия

Рис. 3. Наноструктурная частица оксигидроксида алюминия импрегнированная частицами коллоидного серебра (одна из частиц серебра обозначена стрелкой)

Литература

1. Патент РФ № 2328447. Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия / Лернер М.И., Давыдович В.И., Сваровская Н.В., Глазкова Е.А.

2. Лернер М.И., Сваровская Н.В., Глазкова Е.А., Ложкомоев А.С., Бакина О.В. О механизме образования нановолокон оксогидроксида алюминия из электровзрывного нанопорошка алюмонитридной композиции // Третья Всероссийская конференция по наноматериалам. НАНО-2009. Тезисы докладов. - Екатеринбург, 2009. - С. 644 - 645.

3. Ложкомоев А.С. Роль дзета-потенциала оксогидроксида алюминия при адсорбции бактериофага MS2. // Перспективные материалы. 2009. №1. -С. 39-42.