Методы нанодиспергирования компактного материала

Метод механохимического диспергирования компактного материала в мельницах различной конструкции как способ получения дисперсных систем выглядит весьма привлекательно. Однако существует предел механического измельчения твердых тел [14], препятствующий в ряде случаев получению наноразмерных частиц с узкой дисперсией. Кроме того, высокие энергетические нагрузки на измельчаемый материал приводят к интенсивному взаимодействию образующихся наночастиц со средой диспергирования.

Для диспергирования металлов и сплавов можно использовать также электроэрозию. В этом случае процесс распыления протекает внутри диэлектрической жидкости, продукты превращения которой покрывают поверхность образующихся наночастиц. В зависимости от условий проведения процесса, природы металла и среды диспергирования диаметр получаемых наночастиц обычно лежит в интервале от 2,5 до 20 нм, но отдельные частицы могут иметь размеры до 100 нм. Полагают, что мелкие частицы образуются при закалке паров металла, а крупные — из расплавленных капель. С помощью метода электроэрозии были получены наночастицы со сложным составом для постоянных магнитов. Однако и в этом случае наблюдается значительное взаимодействие образующихся наночастиц со средой диспергирования. Например, при использовании органических растворителей в качестве диэлектрической среды происходит науглероживание продукта, а при использовании расплавленной серы — образование сульфидов [15].

Для синтеза значительных количеств небольших по размерам (от 1 до 2 нм) наночастиц с узкой дисперсией применяют электрохимическое генерирование. Так, для получения частиц кобальта использовали стандартную электрохимическую ячейку, содержащую раствор галогенида тетраалкиламмония в спирте. При пропускании тока происходило растворение кобальтового анода и образование наночастиц Co в приэлектродном слое катода. На ряде примеров исследовано влияние параметров электролиза на магнитные характеристики образующихся наночастиц.

Средний размер частиц, образующихся при электрохимическом диспергировании, обратно пропорционален плотности тока. Коллоидный раствор наночастиц, возникший в результате электролиза, устойчив при хранении под аргоном в течение нескольких месяцев. Испарение растворителя приводит к образованию кристаллитов, из которых легко вновь приготовить коллоидную суспензию [16].

Электрохимическим методом были получены наночастицыFe203(от 3 до 8 нм), стабильные в органических растворителях за счет адсорбции катионных ПАВ.