Использование жидкого кристалла в качестве темплата для получения наноструктурированных никелевых покрытий методом электроосаждения Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Jul

85'С ,3h

J

1U

1 J ) 1. Л hjv\ А 1 . 75 °С ,3h _

1 ) ц 65 "С ,3h

-Г"

30

40

50

-Г"

60

-Г"

70

I

80

28

Таким образом, полученные результаты показывают возможность получения на-ностержней ZnO в ходе медленного гидролиза нитрата цинка в присутствии ГМТА при температурах среды 65 - 85°С. Установлено, что при изменении температуры фазовый состав не изменялся и соответствовал ZnO.

Библиографический список

1. Fanfei B., Ping H, Zhijie J. Size-controlled preparation of monodispersed ZnO nano-rods// Materials Letters, 2005, N 59. р. 1687-1690.

2. Zhengzhi Z., Yulin D. Kinetics Study of ZnO Nanorod Growth in Solution// J. Phys. Chem. C 2009, N 113, p. 19853-19858.

УДК 544.77

М.Т. Тодаева, А.С. Чекуров, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА В КАЧЕСТВЕ ТЕМПЛАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТУКТУРИРОВАННЫХ НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКРООСАЖДЕНИЯ

Исследовались темплаты жидких кристаллов для получения наноструктурированных покрытий методом электроосаждения. Получены никелевые покрытия с перепадом высот поверхности 160 нм для состава жидкого кристалла № 1 и 250 нм для состава жидкого кристалла № 2, а при более детальном рассмотрении двухмерных изображений можно наблюдать, что более крупные образования состоят из мелких частиц.

The liquid crystal template for the preparation of nanostructured coatings by electrodeposition was investigated. Nickel coatings obtained with a height difference for the surface of 160 nm for the composition of the liquid crystal № 1 and 250 nm for the composition of the liquid crystal № 2, and for a more detailed examination of two-dimensional images can be seen that the larger ones are composed of small particles are received.

В промышленности одной из основных проблем является создание источника тока большой емкости, который бы обладал компактными размерами и высокими экс-

плуатационными характеристиками. Одним из важнейших путей в решении этой задачи является увеличение удельной площади поверхности электродов.

0__ £о££

и~ й

Одним из наиболее эффективных и простых способов получения электродов с высокой удельной поверхностью является электроосаждение с использованием темпла-тов. Данный способ позволяет получить высокий коэффициент шероховатости поверхности при минимальных затратах.

Нами предлагается использовать в качестве темплата для электроосаждения жидкие кристаллы, поскольку они являются мягкими темплатами, т.е. могут быть легко нанесены и удалены с подложки без повреждения полученных покрытий. При этом они обладают внутренней пространственной наноструктурой, позволяющей сформировать на подложке упорядоченные наноразмерные частицы. В качестве основы для жидкого кристалла был взят тритон Х-100, который является доступным ПАВ и способен к образованию гексагональной мезофазы [1]. В качестве активного электрода был предложен оксид никеля, который является высокоэффективным электродом для гибридных систем накопления заряда [2,3].

Первым шагом при проведении исследования было получение жидкокристаллических образцов темплатов. Жидкие кристаллы были получены при смешивании масляной фазы, содержащей тритон Х-100, и водной фазы, в качестве которой был выбран водный раствор сульфамата никеля, нитрата никеля и борной кислоты.

Табл. 1. Составы жидкого кристалла с использованием сульфаматной и нитратной ванны

№ Масс.% тритон Масс. % водного раство- Масс. % водного рас- Наличие

Х-100 ра твора ЖК

№(Ш3)2 + Н3В03 №(]МН^03)2 + Н3В03

1 35 50 15 +

2 40 40 20 +

Все полученные образцы темплатов были исследованы с помощью поляризационного оптического микроскопа (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Изображения жидкого кристалла состава 35% тритон Х-100 + 50 % №(N0)2 + 15 % №^Н2803)2, полученных с помощью поляризационного микроскопа при скрещенных и нескрещенных поляроидах

Рис. 2. Изображения жидкого кристалла состава 40% тритон Х-100 + 40 % №(N0.^ +20 % №(КН2803)2, полученных с помощью поляризационного микроскопа при скрещенных и нескрещенных поляроидах

Структура просматривается только в поляризационном свете, что свидетельствует о наличии жидкокристаллической фазы. Характер полученных изображений говорит о наличии гексагональной жидкокристаллической фазы.

После темплатного электроосаждения структура гексагонального жидкого кристалла не изменилась.

Для проведения дальнейшего исследования получаемых покрытий методом тем-платного электроосаждения с использованием полученных образцов жидкого кристалла было приготовлено два образца никелевых покрытий. Электроосаждение проводилось в двухэлектродной ячейке в гальваностатическом режиме с плотностью тока 1 мА/см2 в течение 6 часов с помощью потенциостата Р -301 «Элинс» (г. Черноголовка).

Для исследования и контроля структуры поверхности использовался метод атомно-силовой микроскопии.

-,(14.вгЩ>

1_4(34.0пт)

1-3 (ЗС?Л лглЛ

1 л

Рис. 3. 2Б изображение поверхности осажденного никелевого покрытия состава № 1, полученное с

помощью АСМ ИНТЕГРА Прима NT-MDT

Рис. 4. 3Б визуализация рельефа поверхности осажденного покрытия состава № 1, полученное с

помощью АСМ ИНТЕГРА Прима МТ-ИБТ

Из результатов, полученных с помощью АСМ, можно сделать вывод, что перепад высот поверхности составляет 160 нм для покрытия, осажденного составом жидкого кристалла № 1 в течение 6 ч, и 200 нм для покрытия, осажденного составом жидкого кристалла № 2 в течение 6 ч, а при более детальном рассмотрении двумерных изображений можно наблюдать, что более крупные образования состоят из мелких частиц. На 2D изображениях составов № 1 и № 2 можно различить частицы размером 30 и 40 нм.

< i 1

Ч 2,

iÍV

о

° i

ПЙ* # 1

5,9пт) |

14 <29,enm,IV I

А' i 'I

М,;

^ ^ : ? (47,8 umj j

0 200 400 600 800 1000

nm

Рис. 5. 2D изображение поверхности осажденного никелевого покрытия состава № 2, полученное с

помощью АСМ ИНТЕГРА Прима NT-MDT

2,0 2,0 ут ут

а б

Рис. 6. 3D визуализация рельефа поверхности осажденного покрытия состава № 2, полученное с

помощью АСМ ИНТЕГРА Прима NT-MDT

Таким образом, было показано, что гексагональные жидкие кристаллы состава 35% тритон Х-100, 15% водного раствора (Ni(NH2SO3)2 и H3BO3) и 50% водного раствора (Ni(NO2)3 и Н3В03) и состава 40% тритон Х-100, 20% водного раствора (Ni(NH2SO3)2 и H3BO3) и 40% водного раствора (Ni(NO2)3 и Н3В03) могут быть применены в качестве «мягкого» темплата для электроосаждения наноструктурированных никелевых покрытий.

Библиографический список

1. Ньюмен Дж. Электрохимические системы // М.: Мир. - 1977. - С. 69 -82.

2. Ganesh V., Lakshminarayanan V. Preparation of high surface area nickel electrode-posit using a liquid crystal template technique // Electrochimica Acta. - 2004. - V. 49. - P. 3561-3572.

3. Юртов Е.В., Матвеева А.Г., Тодаева М.Т., Серцова А.А. Использование гексагонального жидкого кристалла в качестве темплата для получения наноструктуриро-ванных никелевых покрытий // Химическая Технология. - 2012. - № 1. - С. 24-29.

УДК 004.942: 544.77.032.12

А.М. Токарев, Н.В. Доброжицкий, М.Ю. Королева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ПРЯМЫХ ЭМУЛЬСИЙ НАНОЧАСТИЦАМИ SiOi

Методом динамики Ланжевена было проведено моделирование стабилизации прямых эмульсий наночастицами SiO2. Была исследована кинетика скорости адсорбции частиц при стабилизации. Установлено, что наиболее эффективная стабилизация происходит при значении ионной силы дисперсионной среды ~ 2000 моль/м3. В этом случае капли масла в эмульсии стабилизировались одинарным слоем нано-частиц и находились либо во флокулированном состоянии, либо располагались на значительном рас-