Вплив умов синтезу на властивості наночастинок заліза, отриманих методом хімічного осадження

Анотація

У даній роботі проведено дослідження впливу умов синтезу на властивості наночастинок заліза, отриманих методом хімічного осадження. Наночастинки Fe були отримані водневим відновленням їх гідроксидних сполук Fe(OH)₂, FeOOH при температурі 400 °С і шляхом застосування боргідридного методу (прямим осадженням наночастинок заліза з розчину FeCl₃ при використанні осаджувача – розчину NaBH₄). Гідроксиди Fe (OH)₂, FeOOH заздалегідь були отримані осадженням з відповідних розчинів сульфату заліза (II) FeSO₄ і хлорного заліза (III) FeCl₃ при використанні осаджувача – розчину лугу NaOH 10 % мас. при рН, рівному 9. Для дослідження зразків отриманих наночастинок Fe було використано методи рентгенівського фазового аналізу (РФА), скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) і вимірювання питомої поверхні за низькотемпературною адсорбцією азоту (БЕТ). Результатом РФА показано, що всі зразки отриманих нанопорошків містять чисту металеву фазу Fe з об'ємно-центрованою кубічною решіткою. Результатами дослідження отриманих зразків за методами СЕМ і БЕТ виявлено, що наночастинки Fe, синтезовані боргідридним методом, мають найбільш високу дисперсність. У роботі також було вивчено вплив зміни концентрації (0,1; 0,5 і 1%) стабілізатора – крохмалю картопляного, на характеристики наночастинок Fe, отриманих боргідридним методом. Результатом електронного мікроскопічного аналізу зразків показано, що при малій концентрації (0,1 %) стабілізатора – крохмалю картопляного, наночастинки Fe переважно володіють тонко-голчастою формою. З підвищенням концентрації стабілізатора частинки мають схильність до округлення своєї форми, злипання і утворення великих кулястих агломератів. Характерні розміри наночастинок Fe в зразку з концентрацією крохмалю 0,1 % складають близько 40 нм, при збільшенні концентрації стабілізатора до 0,5 і 1 %, наночастинки Fe сильно ростуть і досягають розміру до сотень нм. Результат вимірювання питомої поверхні зразків методом БЕТ також добре узгоджується з результатом вимірювання середнього розміру наночастинок за СЕМ-даними, що зразок наночастинок Fe, отриманих за умови присутності крохмалю картопляного 0,1 %, має найбільш розвинену поверхню. Таким чином, синтез нанопорошку Fe із застосуванням боргідридного методу в умови присутності 0,1 % крохмалю картопляного дозволяє отримати якісно стабільні дрібнодисперсні наночастинки.