ИК-спектральный анализ нанодисперсного оксида титана, полученного плазмохимическим методом Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической области

УДК 539.21(06)

ИК-СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НАНОДИСПЕРСНОГО ОКСИДА ТИТАНА, ПОЛУЧЕННОГО ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Л. Ю. Федоров, И. В. Карпов, А. В. Ушаков, А. А. Лепешев, А. А. Шайхадинов

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

Рассматриваются результаты ИК-спектроскопии нанодисперсного порошка оксида титана, полученного в плазмохимическом реакторе низкого давления. Описаны преимущества метода вакуумного плазменно-дугового синтеза нанодисперсных порошков.

Ключевые слова: плазмохимический синтез, керамические наночастицы, ИК-спектроскопия.

IR SPECTRAL ANALYSIS OF NANODISPERSED TITANIUM OXIDE PRODUCED BY PLASMACHEMICAL METHOD

L. U. Fedorov, I. V. Karpov, A. V. Ushakov, A. A. Lepeshev, A. A. Shaihadinov

Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. Е-mail: [email protected]

The results of IR spectroscopy of nanosized titanium oxide powder are obtained in plasma-chemical reactor of low pressure. The advantages the method of vacuum arc plasma synthesis are described.

Keywords: plasma-chemical synthesis, ceramic nanoparticles, IR spectroscopy.

Вакуумный дуговой разряд (ВДР) является эффективным методом напыления тонких пленок и синтеза наночастиц и наноматериалов на их основе. Одно из главных достоинств ВДР - возможность сохранения стехиометрии вещества при его испарении и переносе на подложку, что широко используется для напыления материалов сложного состава. С помощью ВДР легко испаряются и напыляются тугоплавкие материалы (например, углерод, тугоплавкие металлы и ряд керамик). Формирование кластеров и наночастиц является важным и неотъемлемым аспектом ВДР, существенно влияющим на процесс синтеза и свойства частиц.

Развитая поверхность частиц и особые химические свойства делают НП оксида титана незаменимым материалом в химии, где они либо могут использоваться в качестве самостоятельного адсорбента или катализатора, либо могут быть нанесены на материал, используемый в таком качестве.

Однако следует подчеркнуть, что необходимо научиться управлять фазовым составом НП, так как в качестве адсорбентов и катализаторов, как правило, используется а-окись титана. Поэтому возникает необходимость проведения комплексных исследований по синтезу НП требуемого фазового и фракционного состава, так как при других условиях синтеза (например, сгорание титана в атмосфере кислорода) образуются р-фазы НП оксида титана. НП оксида титана используется также в производстве красителей для лаков, пластмасс и как активатор при спекании.

Ввиду высокой температуры плавления, из-за наличия большого количества фаз и высокой сорбцион-ной способности оксида титана предпочтительнее других является вакуумный плазменно-дуговой син-

тез НП как дающий порошок наибольшей чистоты и с требуемыми физико-химическими и физико-механическими характеристиками. Такие методы, как золь-гель-технология, взрыв проволоки в атмосфере кислорода, плазмохимический и др., дают либо низкую чистоту порошка и несферическую форму частиц, либо низкое значение удельной поверхности и загрязнение порошка частицами металла, либо большой разброс в размерах частиц. Метод вакуумного плазменно-дугового синтеза НП свободен от этих недостатков. Поэтому в настоящей работе представлены исследования синтеза НП титана и оксида титана в дуговом разряде низкого давления.

Экспериментальные образцы порошков оксида титана приготавливались по технологии, подробно описанной в [1; 2].

Был проведен ИК-спектральный анализ образцов на двухлучевом спектрометре «Спекорд 75 Ж» в интервале частот 1000-4000 см-1. Порошок наносился на кристалл бромистого калия. Результат анализа (см. рисунок), свидетельствует о том, что в образце присутствует значительное содержание влаги (две широких асимметричных линии поглощения с максимумом соответственно 3374,5 и 1450 см-1) и незначительное содержание углекислого газа.

Как показывают выполненные измерения, порошок оксида титана, полученный в дуговом разряде низкого давления, имеет размер менее 10 нм с очень узким распределением частиц по размерам. Величина удельной поверхности позволяет сделать предположение, что на поверхности частиц высажен конденсат значительно меньшего размера, чем основной порошок. Этот конденсат образует довольно пористую «шубу» вокруг частиц

Решетневскуе чтения. 2014

Библиографические ссылки

1. Ушаков А. В., Карпов И. В., Лепешев А. А. Особенности синтеза нанопорошков нитрида титана в плазменной среде дугового разряда низкого давления // Материаловедение. 2012. № 3. С. 48-51.

2. Ушаков А. В., Карпов И. В., Лепешев А. А. и др. Установка для синтеза нанопорошков в плазме дугового разряда низкого давления // Ремонт, восстановление, модернизация. 2012. № 9. C. 41-45.

3. Пат. 2468989 Российская Федерация, МПК B82B 3/00, B22F 9/14. Способ получения наночастиц / А. В. Ушаков, И. В. Карпов, А. В. Маркушев, Л. Ю. Федоров, А. А. Лепешев ; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО «СФУ». № 201114818/02; заявл. 25.11.2011; опубл. 10.12.2012. Бюл. № 34. 6 с.: ил.

References

1. Ushakov A. V., Karpov I. V, Lepeshev A. A. Ma-

terialovedenie, 2012, no 3, p. 48-51.

2. Ushakov A. V., Karpov I. V, Lepeshev A. A. Remont, vosstanovlenie, modernizacija, 2012, no. 9, p. 41-45.

3. Patent 2468989 Russian Federation.

© Федоров Л. Ю., Карпов И. В., Ушаков А. В., Лепешев А. А., Шайхадинов А. А., 2014

ка при комнатной температуре.

УДК 539.21:537.86

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ АНОМАЛИИ МАГНИТОЕМКОСТИ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ YbxMn1-xS

А. М. Харьков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Е-mail: [email protected]

Приведены результаты измерений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь для нескольких частот в интервале температур 80 К < T < 400 К для состава YbxMn1-xS с х = 0,1, без поля и в магнитном поле 0,8 Тл.

Ключевые слова: магнитоемкость, диэлектрическая проницаемость.

TEMPERATURE ANOMALIES OF MAGNETOCAPACITANCE IN SOLID SOLUTIONS YbxMn1-xS

A. M. Kharkov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation Е-mail: [email protected]

The results of measurements of dielectric permeability and dielectric loss tangent for several frequencies in the temperature range 80 K < T < 400 K for composition YbxMn1-xS, x = 0,1, without a field and in magnetic field 0,8 T are represented.

Keywords: magnetocapacitance, dielectric permeability.

Материалы на основе твердых растворов YbxMni-xS мации. Изменение диэлектрической проницаемости в перспективе могут использоваться в качестве сенсо- в магнитном поле может найти применение при изго-ров, датчиков, устройств записи-считывания инфор- товлении СВЧ-приборов [1].

[1; 3] и в основном определяет химическую активность порошка. Этим объясняется высокая сорбционная активность порошка по отношению к атмосферной влаге.

О 1000 2000 3000 4000

Частота см"1

ИК-спектр поглощения НП оксида титана после контакта с атмосферой

Благодаря высокой степени ионизации становится возможным регулирование фазового состава НП от нестехиометрии по неметаллу вплоть до нестехиометрии по металлу. Результаты исследований по окислению электродугового порошка титана на воздухе показали, что снижение размера частиц приводит к уменьшению реакционной способности порош-