Исследователи разработали новый метод синтеза наночастиц

Источник: Physorg

Ученые из Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL, США) разработали новый одноступенчатый процесс производства оксидных наночастиц из простых водно-солевых растворов с использованием супероксида калия (KO₂). Как отмечает участник проекта химик Томас Сутто, традиционный синтез оксидных наночастиц представляет собой медленную реакцию со слабым окислителем (таким, как перекись водорода) и с разбавленными растворами солей металлов или комплексов водных и неводных растворов. Экзотермическая реакция супероксида калия с растворами солей протекает намного быстрее и приводит к образованию нерастворимых оксидных или гидроксидных наночастиц.

Важным преимуществом нового процесса является возможность получения значительных объемов материала. А именно, можно синтезировать более 10 граммов за один прием, что примерно на 4 порядка больше, чем при использовании других методов. Обычно, концентрации металлов в растворах должны быть низкими, чтобы предотвратить агрегацию наночастиц в крупные кластеры, снижающие функциональность материала. Из-за этого производительность традиционных методов всегда была очень низкой. Наночастицы оксидов могут быть важными компонентами самых различных технологий и продуктов, и во всех этих приложениях размер наночастиц имеет решающее значение для их качества. Чтобы продемонстрировать широкий масштаб возможностей нового процесса синтеза, ученые провели эксперименты с разными представителями всей таблицы Менделеева.

На фото (сверху вниз) представлены исходные солевые растворы, продукты реакции с супероксидом калия и небольшим количеством метанола и готовые порошки наночастиц, выделенных при помощи центрифугирования. Было доказано, что оксидные наночастицы могут быть получены даже для таких полуметаллов, как олово, свинец, таллий и висмут. Один из интересных аспектов технологии заключается в том, что ее можно использовать для производства смеси наночастиц. Это было прдемонстрировано за счет подготовки таких сложных материалов, как оксид литий-кобальта (катодный материал для литиевых батарей), оксид висмут-марганца (материал — мультиферроик) и оксид иттрия-бария-меди (сверхпроводник, работающий при 90 градусах Кельвина). Таким образом, новый путь синтеза показывает большие перспективы для множества каталитических, электрических, магнитных и электрохимических процессов.