CC BY
10
Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 5. 2021. Т. 11, № 2. С. 14-16. Transactions Ко1а Science Centre. Chemistry and Materials. Series 5. 2021. Vol. 11, No. 2. P. 14-16.
Научная статья УДК 544.032.53
D0l:10.37614/2307-5252.2021.2.5.002
ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НАНОПОРОШКОВ Nd2Fe14BаSiO2 ТИПА ЯДРО-ОБОЛОЧКА
Одилжон Эшмухаммад угли Абдурахмоновт, Дарья Алексеевна Вертаева2, Евгений Васильевич Юртов3
123Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
Аннотация
Наночастицы сплава составом Nd-Fe-B сформировались химическим методом соосадительнего восстановления, с использованием восстановителя борогидрид натрия. Размер наночастиц составил 35-95 нм. Покрытие из диоксида кремния было нанесено после стабилизации наночастиц с помощью APTMS. Ядро наночастиц сплава Nd-Fe-B, покрытое оболочкой SiO2, Nd2Fe14BаSi02 размер частиц составил 35-125 нм с шириной оболочки 8-15 нм. Ключевые слова:
частицы железо-неодим-бор, магнитные наночастицы, частицы, покрытые диоксидом кремния Original article
CHEMICAL SYNTHESIS OF NANOPOWDER Nd2Fe14BаSiO2 OF THE NUCLEUS-SHELL TYPE
Odilzhon Esh. ugli AbdurakhmonovDaria А. Vertaeva2, Evgeny V. Yurtov3
12 3D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Abstract
Nanoparticles of the alloy with the composition Nd-Fe-B were formed by the chemical method of co-precipitation reduction using a reducing agent sodium borohydride. The nanoparticle size was 35-95 nm. The silica coating was applied after stabilizing the nanoparticles with APTMS. The core of Nd-Fe-B alloy nanoparticles covered with a Si02 shell, Nd2Fe14BаSi02, the particle size was 35-125 nm with a shell width of 8-15 nm. Keywords:
iron-neodymium-boron particles, magnetic nanoparticles, particles coated with silicon dioxide
Редкоземельные магниты на основе Nd-Fe-B имеют огромный спектр применения, в основном связанный с высокими физическими характеристиками, такими как коэрцитивная сила и намагниченность. Но у магнитных материалов на данной основе также присутствуют недостатки, одним из которых является быстрое окисление в атмосфере [1].
Процессы получения сплавов с данным составом можно разделить на два вида: физический — самый распространенный при получении магнитных материалов и химический — относительно новый и перспективный. В данной работе мы рассмотрели один из вариантов химического синтеза — метод соосаждения солей — и предложили метод возможного сохранения получаемой системы от окисления [2].
В качестве основных реагентов были использованы соли неодима (NdCb^^O), железа (FeCb^^O) и борогидрид натрия (NaBH4). Для дальнейшей модификации результата и получения необходимого типа ядро-оболочка также использованы следующие реагенты: гидроксид аммония (NH4OH), гидроксид натрия (NaOH), изопропиловый спирт (C3H8O), (3-аминопропил) триэтоксисилан (C9H23NO3S1), тетраэтилортосиликат ((C2ftO)4Si) и аргон (Ar) [3, 4].
Работа была разделена на несколько этапов для лучшего понимания протекающих процессов и отслеживания возможных отклонений от заданного направления с последующим решением возникающих проблем.
Начальный этап заключался в получении системы Nd-Fe-B как таковой. Метод соосаждения показался более эффективным в сравнении с физическим методом синтеза благодаря меньшим затратам. Однако, как и при использовании любого способа химического получения, в период соосаждения потребовалось корректирование некоторых параметров.
© Абдурахмонов О. Э., Вертаева Д. А., Юртов Е. В., 2021
Так как перед нами стояла задача получить тип ядро-оболочка, возникла необходимость в промежуточном этапе — модификации первично полученных частиц с помощью (3-аминопропил) триметоксисилана, что позволило подготовить частицы к дальнейшему покрытию оболочкой, а также избежать агрегации наночастиц.
Для синтеза оболочки мы обратились к методу Штобера, изменив его под условия эксперимента. Из-за того, что частицы заранее были подготовлены, оболочка смогла образоваться без особых трудностей. Этому способствовали неполярные алкоксильные и полярные аминогруппы, которые способствовали не только лучшему сродству ТЕОS и системы Nd-Fe-B, но и образованию необходимой сетки SiO2 на поверхности порошка.
Для подтверждения наличия оболочки на поверхности системы образцы были изучены с помощью ТЕМ под различным увеличением. Полученные изображения (а и б) позволяют говорить об успешной попытке получения оболочки на поверхности системы Nd-Fe-B.
Проведенная работа и полученные результаты указывают на вполне реальное внедрение данного метода получения магнитных материалов сплава Nd2Fel4BаSiO2. Нашей научной группой планируется дальнейшее изучение возможных способов улучшения процесса синтеза и увеличения его эффективности.
ТЕМ-изображения: a — наночастицы Nd2Fei4B; б — наночастицы ядро-оболочка Nd2FeuBaSiO2
Список источников
1. Coey J. M. D. Perspective and Prospects for Rare Earth Permanent Magnets // Engineering, 2020. Vol. 6, №. 2. Р. 119-131.
2. Study on synthesis and magnetic properties of Nd-Fe-B alloy via reduction-diffusion process / C. W. Km [et al.] // Physica Scripta. 2007. Vol. 129. Р. 321-325.
3. Chemical synthesis and research nanopowder of magnetic hard alloy Nd1sFe78B7 / O. E. Abdurakhmonov // J. Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1688.
4. Influence of temperature and synthesis time on shape and size distribution of Fe3O4 nanoparticles obtained by ageing method / A. G. Muradova [et al.] // Colloids Surf a Physicochem Eng Asp. 2016. Vol. 509. Р. 229-234.
References
1. Coey J. M. D. Perspective and Prospects for Rare Earth Permanent Magnets. Engineering, 2020, Vol. 6, №. 2, рр. 119-131.
2. Km C. W., Km Y. H., Cha H. G., Kang Y. S. Study on synthesis and magnetic properties of Nd-Fe-B alloy via reduction-diffusion process. Physica Scripta, 2007, Vol. 129, pp. 321-325.
3. Abdurakhmonov O. E., Yurtov E. V., Savchenko E. S., Savchenko A. G. Chemical synthesis and research nanopowder of magnetic hard alloy Nd1sFe78B7. Journal of Physics: Conference Series, 2020, Vol. 1688.
4. Muradova A. G., Zaytseva M. P., Sharapaev A. I., Yurtov E. V. Influence of temperature and synthesis time on shape and size distribution of Fe3O4 nanoparticles obtained by ageing method. Colloids Surf a Physicochem Eng Asp., 2016, Vol. 509, pp. 229-234.
Сведения об авторах
О. Э. угли Абдурахмонов — аспирант 3-го года обучения кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Д. А. Вертаева — студентка 4-го курса бакалавриата кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Е. В. Юртов — доктор химических наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии.
Information about the authors
O. Esh. Ugli Abdurakhmonov—third-year Postgraduate Student of the Department ofNanomaterials and Nanotechnology;
D. А. Vertaeva—fourth-year Undergraduate Student of the Department of Nanomaterials and Nanotechnology;
E. V. Yurtov — Corresponding Member RAS, Dr. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the Department of Nanomaterials and Nanotechnology.
Статья поступила в редакцию 28.02.2021; одобрена после рецензирования 01.04.2021; принята к публикации 05.04.2021. The article was submitted 28.02.2021; approved after reviewing 01.04.2021; accepted for publication 05.04.2021.
