RU2558887C1 - METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE - Google Patents
METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558887C1 RU2558887C1 RU2014122448/05A RU2014122448A RU2558887C1 RU 2558887 C1 RU2558887 C1 RU 2558887C1 RU 2014122448/05 A RU2014122448/05 A RU 2014122448/05A RU 2014122448 A RU2014122448 A RU 2014122448A RU 2558887 C1 RU2558887 C1 RU 2558887C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- carried out
- polyacrylonitrile
- nicl
- cocl
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии и нанотехнологиям синтеза наночастиц металла (сплава) в составе нанокомпозитов NiCo/C на основе полиакрилонитрила.The invention relates to the field of chemistry and nanotechnology for the synthesis of metal nanoparticles (alloy) in the composition of NiCo / C nanocomposites based on polyacrylonitrile.
Известно в настоящее время несколько способов синтеза наночастиц NiCo - сплавов. В работе (Ming Jun Hu, Bin Lin, and Shu Hong Yu, Magnetic Field-Induced Solvothermal Synthesis of One-Dimensional Assemblies of NiCo Alloy Microstructures, Nano Res (2008) 1: 303313) предложена методика синтеза одномерных волокон, содержащих наночастицы сплава Ni-Co. Волокна получают в процессе термической сольватации хлоридов Co(II) и Ni(II) под воздействием внешнего магнитного поля в 1,2 - пропанидоле с различной концентрацией NaOH. Данным методом могут быть получены волокна диаметром от 500 нм до 1,3 мкм, содержащие сплав Co-Ni. Полученное при 160°C волокно содержит частицы сплава с размером от 200 нм до 1,3 мкм, при 170°C - 900 нм, 180°C размер частиц составлял от 200 нм до 1,1 мкм. Таким образом, данная методика не позволяет получать наночастицы размером менее 200 нм.Several methods are currently known for the synthesis of NiCo nanoparticles — alloys. (Ming Jun Hu, Bin Lin, and Shu Hong Yu, Magnetic Field-Induced Solvothermal Synthesis of One-Dimensional Assemblies of NiCo Alloy Microstructures, Nano Res (2008) 1: 303313) proposed a method for the synthesis of one-dimensional fibers containing Ni alloy nanoparticles -Co. Fibers are obtained in the process of thermal solvation of Co (II) and Ni (II) chlorides under the influence of an external magnetic field in 1,2 - propanidol with different concentrations of NaOH. Using this method, fibers with a diameter of 500 nm to 1.3 μm containing a Co-Ni alloy can be obtained. The fiber obtained at 160 ° C contains alloy particles with a size from 200 nm to 1.3 μm, at 170 ° C - 900 nm, 180 ° C the particle size was from 200 nm to 1.1 μm. Thus, this technique does not allow to obtain nanoparticles with a size of less than 200 nm.
По методике (С.Н. Ивичева, Ю.Ф.Каргин, Наночастицы металлов подгруппы железа в 3D-композитах на основе опаловых матриц) получали нанокомпозиты на основе упорядоченных опаловых матриц путем взаимодействия двойных и тройных солей и оксидов Ni, Co с изопропанолом в сверхкритическом (СК) состоянии. Для получения наночастиц на первом этапе происходило синтезирование опаловой матрицы, состоящей из монодисперсных сферических частиц диоксида кремния размером 280 нм, которую в дальнейшем пропитывали водно-спиртовыми концентрированными (50%) растворами солей Co, Ni и смешанными растворами солей металлов подгруппы железа в различных соотношениях для бинарных систем Co:Ni. Полученные образцы высушивали при комнатной температуре (Тк), подвергали термической обработке по заданному режиму при 450°C, после чего обрабатывали изопропанолом в СК условиях при температурах 250-300°C и давлении порядка 10 МПа в стальных автоклавах емкостью 200 см3. Авторы путем восстановления солей и оксидов спиртами в сверхкритическом состоянии в поровом пространстве опаловых матриц синтезировали металлические наночастицы и твердые растворы Co-Ni, размер которых составляет от 10 до 60 нм. Технология предусматривает предварительное создание опаловой матрицы. Полученные таким методом наночастицы жестко зафиксированы в опаловой матрице и не могут быть сепарированы. Процесс синтеза имеет много стадий и требует дорогостоящего оборудования для восстановления, тогда как предлагаемая методика позволяет объединить процесс предварительного и финального нагрева.By the methodology (S.N. Ivicheva, Yu.F. Kargin, Metal nanoparticles of the iron subgroup in 3D composites based on opal matrices), nanocomposites based on ordered opal matrices were obtained by the interaction of binary and ternary salts and Ni, Co oxides with isopropanol in supercritical (SK) condition. To obtain nanoparticles, at the first stage, an opal matrix was synthesized, consisting of monodisperse spherical particles of silicon dioxide of 280 nm in size, which were subsequently saturated with water-alcohol concentrated (50%) solutions of Co, Ni salts and mixed solutions of metal salts of the iron subgroup in various ratios for binary systems Co: Ni. The obtained samples were dried at room temperature (Tc), subjected to heat treatment according to the given regime at 450 ° C, and then treated with isopropanol in SC conditions at temperatures of 250-300 ° C and pressure of about 10 MPa in steel autoclaves with a capacity of 200 cm 3 . The authors, by reducing salts and oxides with alcohols in a supercritical state in the pore space of opal matrices, synthesized metallic nanoparticles and Co-Ni solid solutions with sizes ranging from 10 to 60 nm. The technology provides for the preliminary creation of an opal matrix. The nanoparticles obtained by this method are rigidly fixed in an opal matrix and cannot be separated. The synthesis process has many stages and requires expensive equipment for recovery, while the proposed method allows you to combine the process of preliminary and final heating.
Техническим результатом является упрощенная технология получения нанокомпозита NiCo/C в системе CoCl2·6H2O, NiCl2·6H2O, ПАН, происходящая в одном процессе ИК-нагрева без использования дополнительных внешних восстановителей и сочетающая в себе одновременный синтеза наночастиц сплава NiCo размером от 10 до 80 нм и углеродной матрицы, защищающей наночастицы NiCo от коалесценции и сохраняющей их свойства на воздухе.The technical result is a simplified technology for producing a NiCo / C nanocomposite in the CoCl 2 · 6H 2 O, NiCl 2 · 6H 2 O, PAN system, which occurs in one IR heating process without the use of additional external reducing agents and combines the simultaneous synthesis of NiCo alloy nanoparticles of size from 10 to 80 nm and a carbon matrix that protects NiCo nanoparticles from coalescence and preserves their properties in air.
Технический результат достигается следующим образом. The technical result is achieved as follows.
Способ синтеза нанокомпозита NiCo/C, включающий приготовление совместного раствора полиакрилонитрила CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O в диметилформамиде, выдержку до полного растворения всех компонентов, удаление диметилформамида путем выпаривания и нагревание полученного твердого остатка, отличающийся тем, что приготовление раствора полиакрилонитрила, CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O в диметилформамиде осуществляют при температуре 25÷50°C при следующем соотношении компонентов: полиакрилонитрил 4,58 мас.%, CoCl2·6H2O 1,86 мас.% и NiCl2·6H2O 1,86 мас.%, диметилформамид 91,7 мас.%, выпаривание растворителя проводят при температуре 25÷70°C, нагревание полученного твердого остатка проводят путем воздействия инфракрасного излучения в два этапа при давлении 10-2÷10-3 мм рт.ст., причем первый этап проводят в течение 5÷15 мин при температуре 100÷200°C со скоростью нагрева не более 20°C/мин, а второй этап проводят в течение 5÷15 минут при температуре 270÷800°C со скоростью нагрева не более 50°C/мин. Все химические реактивы имеют класс чистоты «химически чистые».A method for synthesizing a NiCo / C nanocomposite, comprising preparing a joint solution of polyacrylonitrile CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O in dimethylformamide, holding until all components are completely dissolved, removing dimethylformamide by evaporation and heating the resulting solid residue, characterized in that a solution of polyacrylonitrile, CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O in dimethylformamide is carried out at a temperature of 25 ÷ 50 ° C with the following ratio of components: polyacrylonitrile 4.58 wt.%, CoCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt. % and NiCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.%, dimethylformamide 91.7 wt.% the evaporation of the solvent is carried out at a temperature of 25 ÷ 70 ° C, the heating of the obtained solid residue is carried out by exposure to infrared radiation in two stages at a pressure of 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, and the first stage is carried out for 5 ÷ 15 min at a temperature of 100 ÷ 200 ° C with a heating rate of not more than 20 ° C / min, and the second stage is carried out for 5 ÷ 15 minutes at a temperature of 270 ÷ 800 ° C with a heating rate of not more than 50 ° C / min. All chemical reagents have a purity class of “chemically pure”.
Использование выбранных определенных исходных компонентов (полиакрилонитрила (ПАН), соединений металла (CoCl2·6H2O, NiCl2·6H2O)), условий проведения процесса растворения компонентов и процесса удаления растворителя, ИК-нагрева полученного твердого остатка CoCl2·6H2O, NiCl2·6H2O, ПАН при давлении в реакционной камере Р=10-2÷10-3 мм рт.ст. Режим температурной обработки можно разделить на несколько этапов: 1) при температуре T=100÷200°C, в течение 5÷15 мин, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм рт.ст., скорость нагрева до 20°C/мин; 2) при финальной температуре 270÷800°C в течение 5÷15 мин, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм рт.ст., скорость нагрева до 50°C/мин, в результате чего формируется металлоуглеродный нанокомпозит NiCo/C, содержащий наночастицы NiCo с размером от 10 до 80 нм.The use of selected specific starting components (polyacrylonitrile (PAN), metal compounds (CoCl 2 · 6H 2 O, NiCl 2 · 6H 2 O)), the conditions for the process of dissolving the components and the process for removing the solvent, IR heating of the obtained solid residue CoCl 2 · 6H 2 O, NiCl 2 · 6H 2 O, PAN at a pressure in the reaction chamber of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg The temperature treatment mode can be divided into several stages: 1) at a temperature of T = 100 ÷ 200 ° C, for 5 ÷ 15 min, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, the heating rate is up to 20 ° C / min; 2) at the final temperature of 270 ÷ 800 ° C for 5 ÷ 15 min, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, the heating rate is up to 50 ° C / min, resulting in the formation of carbon NiCo / C nanocomposite containing NiCo nanoparticles with sizes from 10 to 80 nm.
Для анализа фазового состава нанокомпозита и определения размера наночастиц NiCo использован рентгеновский дифрактометр EMMA (Австралия), излучение Cukα, графитовый монохроматор, а также Дифрей 401 с CrKα излучением. Для прямого измерения размеров наночастиц использован электронный микроскоп LEO912 АВ OMEGA, ускоряющее напряжение 60-120 кВ, увеличение 80х - 500000х. Средний размер наночастиц интерметаллида NiCo рассчитан по результатам РФА из дифрактограмм по уравнению Дебая-Шерера:To analyze the phase composition of the nanocomposite and determine the size of NiCo nanoparticles, we used an EMMA X-ray diffractometer (Australia), Cu kα radiation, a graphite monochromator, and Difray 401 with Cr Kα radiation. For direct measurement of nanoparticle sizes, a LEO912 AB OMEGA electron microscope was used, accelerating voltage of 60-120 kV, magnification 80x - 500000x. The average size of the NiCo intermetallic nanoparticles was calculated from the XRD data from diffraction patterns according to the Debye-Scherer equation:
LC=kλ/Bcosθ,L C = kλ / Bcosθ,
где k - константа, равная 0,89; В - полуширина дифракционного угла, соответственного дифракционного максимума; λ=1,54056 Å - длина волны рентгеновского CuKα - излучения, Θ - дифракционный угол, град.where k is a constant equal to 0.89; B is the half-width of the diffraction angle, the corresponding diffraction maximum; λ = 1.54056 Å - wavelength of X-ray Cu Kα radiation, Θ - diffraction angle, deg.
Размер наночастиц оценивался по микрофотографиям проб нанокомпозита, полученным методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ).The size of the nanoparticles was estimated from microphotographs of nanocomposite samples obtained by transmission electron microscopy (TEM).
Пример 1. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O в ДМФА при следующем соотношении компонентов: полиакрилонитрил 4,58 мас.%, CoCl2·6H2O 1,86 мас.% и NiCl2·6H2O 1,86 мас.%, диметилформамид 91,7 мас.%. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: mCoCl2.·6H2O=0,404 г, mNiCl2·6H2O=0,405 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O. После интенсивного перемешивания полученной смеси с помощью стеклянной палочки в течение 5 минут колба закрывается крышкой и помещается в лабораторный сушильный шкаф, нагретый до температуры T=45°С. В результате выдержки смеси в течение 8 ч в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается красно-бурый вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°C, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (mтв.ост.≈const). Полученный твердый остаток темно-зеленого цвета подвергается температурной обработке в установке ИК-нагрева. Процесс проводится в несколько стадий: 1) в вакууме (давлении в реакционной камере установки Р=10-2÷10-3 мм рт.ст.) при температуре Т=150°С, затем при 200°С, в течение 15 минут при каждой соответствующей температуре, скорость нагрева v=20°С/мин; 2) при финальной температуре 600°С в течение 15 мин процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм рт.ст., скорость нагрева v=50°C/мин.Example 1. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O in DMF in the following ratio of components: polyacrylonitrile 4.58 wt.%, CoCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.% and NiCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.%, dimethylformamide 91.7 wt.%. For this, samples of all solid components are prepared: m CoCl2. · 6H2O = 0.404 g, m NiCl2 · 6H2O = 0.405 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) 20 ml of DMF is poured. Then PAN and weighed samples of CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O are added to the flask. After intensively mixing the resulting mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory drying oven heated to a temperature of T = 45 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in an oven until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a red-brown viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying Cabinet, heated to a temperature of T≤70 ° C, and maintained in it until the evaporation process is completed (m TV.ost. ≈const). The obtained solid residue of dark green color is subjected to heat treatment in an infrared heating installation. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the apparatus P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg) at a temperature of T = 150 ° C, then at 200 ° C, for 15 minutes at each corresponding temperature, heating rate v = 20 ° C / min; 2) at a final temperature of 600 ° C for 15 min, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, heating rate v = 50 ° C / min.
В процессе ИК-нагрева твердого остатка CoCl2·6H2O/NiCl2·6H2O/ПАН в результате деструкции ПАН происходит выделение водорода и др. газообразных продуктов, которые восстанавливают Co и Ni из соединения, а за счет дальнейшего взаимодействия формируются наночастицы интерметаллида NiCo. При этом в ПАН протекают процессы карбонизации, приводящие к формированию углеродной графитоподобной матрицы нанокомпозита, в которой распределяются сформировавшиеся наночастицы. В результате получается нанокомпозит NiCo/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц интерметаллида, а по данным ПЭМ построено распределение по размерам наночастиц NiCo. Средний размер наночастиц составил 62±1 нм, а параметр решетки составил 3.530 Å. На фиг.1 приведена дифрактограмма нанокомпозита и результаты фазового анализа нанокомпозита NiCo/C, полученного при T=600°C, на фиг.2 представлена одна из серии микрофотографий нанокомпозита NiCo/C, полученный при температуре T=600°C, методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).In the process of IR heating of the solid residue CoCl 2 · 6H 2 O / NiCl 2 · 6H 2 O / PAN, hydrogen and other gaseous products are released as a result of PAN destruction, which reduce Co and Ni from the compound, and nanoparticles are formed due to further interaction intermetallic NiCo. At the same time, carbonization processes occur in the PAN, leading to the formation of a carbon graphite-like matrix of the nanocomposite, in which the formed nanoparticles are distributed. The result is a NiCo / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the XRD data, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of the intermetallic nanoparticles was calculated, and the TEM distribution of the sizes of NiCo nanoparticles was calculated. The average nanoparticle size was 62 ± 1 nm, and the lattice parameter was 3.530 Å. Figure 1 shows the X-ray diffraction pattern of the nanocomposite and the results of a phase analysis of the NiCo / C nanocomposite obtained at T = 600 ° C; figure 2 shows one of a series of micrographs of the NiCo / C nanocomposite obtained at a temperature T = 600 ° C by scanning electron microscopy (SEM).
Пример 2. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O в ДМФА при следующем соотношении компонентов: полиакрилонитрил 4,58 мас.%, CoCl2·6H2O 1,86 мас.% и NiCl2·6H2O 1,86 мас.%, диметилформамид 91,7 мас.%. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: 0,404 г, mNiCl2·6H2O=0,405 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O. После интенсивного перемешивания полученной смеси с помощью стеклянной палочки в течение 5 мин колба закрывается крышкой и помещается в лабораторный сушильный шкаф, нагретый до температуры T=45°C. В результате выдержки смеси в течение 8 ч в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается темно-зеленый вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°C, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (mтв.ост.≈const). Полученный твердый остаток темно-зеленого цвета подвергается температурной обработке в установке ИК-нагрева. Процесс проводится в несколько стадий: 1) в вакууме (давлении в реакционной камере установки Р=10-2÷10-3 мм рт.ст.) при температуре T=150°C, затем при 200°C в течение 15 мин при каждой соответствующей температуре, скорость нагрева v=20°C/мин; 2) при финальной температуре 400°C в течение 15 мин, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм рт.ст., скорость нагрева v=50°C/мин.Example 2. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O in DMF in the following ratio of components: polyacrylonitrile 4.58 wt.%, CoCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.% and NiCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.%, dimethylformamide 91.7 wt.%. For this, samples of all solid components are prepared: 0.404 g, m NiCl2 · 6H2O = 0.405 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) 20 ml of DMF is poured. Then PAN and weighed samples of CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O are added to the flask. After intensively mixing the resulting mixture with a glass rod for 5 min, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory drying oven heated to a temperature of T = 45 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in an oven until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a dark green viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying Cabinet, heated to a temperature of T≤70 ° C, and maintained in it until the evaporation process is completed (m TV.ost. ≈const). The obtained solid residue of dark green color is subjected to heat treatment in an infrared heating installation. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the apparatus P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg) at a temperature T = 150 ° C, then at 200 ° C for 15 min each appropriate temperature, heating rate v = 20 ° C / min; 2) at a final temperature of 400 ° C for 15 minutes, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, heating rate v = 50 ° C / min.
В результате получается нанокомпозит NiCo/C в виде черного порошка. По данным РФА образца, полученного при температуре T=400°C фиг.3, определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц интерметаллида, а также получен снимок сканирующей электронной микроскопии фиг.4. Средний размер наночастиц составил 16±1 нм, параметр решетки равен 3.529 Å.The result is a NiCo / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the XRD data of the sample obtained at a temperature of T = 400 ° C of FIG. 3, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of the intermetallic nanoparticles was calculated, and a photograph of scanning electron microscopy of FIG. 4 was obtained. The average nanoparticle size was 16 ± 1 nm, and the lattice parameter was 3.529 Å.
Пример 3. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O в ДМФА при следующем соотношении компонентов: полиакрилонитрил 4,58 мас.%, CoCl2·6H2O 1,86 мас.% и NiCl2·6H2O 1,86 мас.%, диметилформамид 91,7 мас.%. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: 0,404 г, mNiCl2·6H2O=0,405 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески CoCl2·6H2O и NiCl2·6H2O. После интенсивного перемешивания полученной смеси с помощью стеклянной палочки в течение 5 минут колба закрывается крышкой и помещается в лабораторный сушильный шкаф, нагретый до температуры T=45°C. В результате выдержки смеси в течение 8 ч в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается темно-зеленый вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°C, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (mтв.ост.≈const). Полученный твердый остаток темно-зеленого цвета подвергается температурной обработке в установке ИК-нагрева. Процесс проводится в несколько стадий: 1) в вакууме (давлении в реакционной камере установки Р=10-2÷10-3 мм рт.ст.) при температуре Т=150°С, затем при 200°С, в течение 15 минут при каждой соответствующей температуре, скорость нагрева v=20°С/мин; 2) при финальной температуре 270°С в течение 15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм рт.ст., скорость нагрева v=50°C/мин.Example 3. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O in DMF in the following ratio of components: polyacrylonitrile 4.58 wt.%, CoCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.% and NiCl 2 · 6H 2 O 1.86 wt.%, dimethylformamide 91.7 wt.%. For this, samples of all solid components are prepared: 0.404 g, m NiCl2 · 6H2O = 0.405 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) 20 ml of DMF is poured. Then PAN and weighed samples of CoCl 2 · 6H 2 O and NiCl 2 · 6H 2 O are added to the flask. After intensively mixing the resulting mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory drying oven heated to a temperature of T = 45 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in an oven until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a dark green viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying Cabinet, heated to a temperature of T≤70 ° C, and maintained in it until the evaporation process is completed (m TV . Ost . ≈ const). The obtained solid residue of dark green color is subjected to heat treatment in an infrared heating installation. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the apparatus P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg) at a temperature of T = 150 ° C, then at 200 ° C, for 15 minutes at each corresponding temperature, heating rate v = 20 ° C / min; 2) at a final temperature of 270 ° C for 15 minutes, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm Hg, heating rate v = 50 ° C / min.
В результате получается нанокомпозит NiCo/C в виде черного порошка. По данным РФА фиг.5 определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц интерметаллида. Средний размер наночастиц составил 10±1 нм. Параметр решетки равен 3.526 Å.The result is a NiCo / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the XRD data of FIG. 5, the phase composition of the nanocomposite is determined, and the average size of the intermetallic nanoparticles is calculated. The average nanoparticle size was 10 ± 1 nm. The lattice parameter is 3.526 Å.
В результате получается нанокомпозит NiCo/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц интерметаллида, а также параметр решетки полученного сплава.The result is a NiCo / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the XRD data, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of the intermetallic nanoparticles was calculated, as well as the lattice parameter of the obtained alloy.
Таким образом, установлено, что уже при 270°C происходит образование наночастиц сплава Co-Ni, а также что с увеличением температуры финального нагрева происходит увеличение размера наночастиц CoNi. По результатам РФА с использованием формулы Дебая-Шерера рассчитаны средние размеры наночастиц NiCo в зависимости от условий проведения процесса синтеза (температура финальной стадии ИК-нагрева) (таблица 1).Thus, it was found that already at 270 ° C the formation of Co-Ni alloy nanoparticles occurs, and also that with an increase in the temperature of the final heating, the size of CoNi nanoparticles increases. According to the XRD results using the Debye-Scherrer formula, the average sizes of NiCo nanoparticles were calculated depending on the conditions of the synthesis process (temperature of the final stage of IR heating) (table 1).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122448/05A RU2558887C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014122448/05A RU2558887C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2558887C1 true RU2558887C1 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014122448/05A RU2558887C1 (en) | 2014-06-03 | 2014-06-03 | METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2558887C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770599C1 (en) * | 2021-07-08 | 2022-04-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for the synthesis of nicocu/c nanocomposites based on polyacrylonitrile |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2353572C1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технический университет) | METHOD OF OBTAINING CARBON NANOCRYSTALLINE MATERIAL SENSITIVE TO pH ENVIROMENT |
| RU2497587C2 (en) * | 2011-11-11 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Method of making membrane catalyst and method of hydrocarbon dehydration using obtained catalyst |
-
2014
- 2014-06-03 RU RU2014122448/05A patent/RU2558887C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2353572C1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технический университет) | METHOD OF OBTAINING CARBON NANOCRYSTALLINE MATERIAL SENSITIVE TO pH ENVIROMENT |
| RU2497587C2 (en) * | 2011-11-11 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Method of making membrane catalyst and method of hydrocarbon dehydration using obtained catalyst |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ИВИЧЕВА С.Н. и др., Свойства 3D-композитов на основе опаловых матриц и магнитных наночастиц, Физика твёрдого тела, 2011, т. 53, вып. 6, с.с. 1053-1058. * |
| КОЖИТОВ Л.В. и др., Перспективные металлоуглеродные нанокомпозиты и углеродный нанокристаллический материал, полученные при ИК нагреве полимеров, XI Международная научная конференция "Химия твёрдого тела: наноматериалы, нанотехнологии", Ставрополь, 22-27 апреля 2012, с.с. 31-45. L.V. KOZHITOV et al, Novel Metal Carbon Nanocomposites and Carbon Nanocrystalline Material with Promising Properties for the Development of Electronics, Russian Microelectronics, 2013, v.42, no. 8, p.p. 498-507. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770599C1 (en) * | 2021-07-08 | 2022-04-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for the synthesis of nicocu/c nanocomposites based on polyacrylonitrile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Obtaining ultra-long copper nanowires via a hydrothermal process | |
| Gong et al. | One-pot synthesis of core/shell Co@ C spheres by catalytic carbonization of mixed plastics and their application in the photo-degradation of Congo red | |
| Soofivand et al. | Novel precursor-assisted synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles/nanofibers | |
| Saladino et al. | Synthesis of Nd: YAG nanopowder using the citrate method with microwave irradiation | |
| Li et al. | Synthesis and characterization of nanostructured silicon carbide crystal whiskers by sol–gel process and carbothermal reduction | |
| RU2552454C2 (en) | METHOD FOR SYNTHESIS OF METAL-CARBON NANOCOMPOSITE FeCo/C | |
| CN104141062A (en) | Preparation method of carbon nano tube reinforced Al-Cu alloy based composite material | |
| WO2016044930A1 (en) | Titanium-based compositions, methods of manufacture and uses thereof | |
| Bi et al. | Facile fabrication of wurtzite ZnS hollow nanospheres using polystyrene spheres as templates | |
| CN105883805A (en) | Preparation method of camellia seed shell based carbon microspheres with high specific surface area | |
| Lu et al. | Formation and microstructural variation of cerium carbonate hydroxide prepared by the hydrothermal process | |
| RU2558887C1 (en) | METHOD FOR SYNTHESIS OF POLYACRYLONITRILE-BASED CoNi/C NANOCOMPOSITE | |
| Wang et al. | Low-temperature preparation of nanostructured Li2TiO3 tritium breeder ceramic pebbles using CTAB-modified ultrafine powders by a mixed solvent-thermal method | |
| KR101330364B1 (en) | The method for synthesis of carbon nanotube pellet for polymer composites | |
| Ugale et al. | Expanded graphene oxide fibers with high strength and increased elongation | |
| Chen et al. | Low-temperature preparation of α-Al2O3 with the assistance of seeding a novel hydroxyl aluminum oxalate | |
| Senthamilselvi et al. | Microstructure and photocatalytic properties of bismuth oxide (Bi2O3) nanocrystallites | |
| RU2489351C2 (en) | Method of producing molybdenum carbide nanoparticles | |
| Brykała et al. | Modification of ICHTJ sol gel process for preparation of medium sized ceramic spheres (Ø< 100 µm) | |
| RU2770599C1 (en) | Method for the synthesis of nicocu/c nanocomposites based on polyacrylonitrile | |
| RU2455225C1 (en) | METHOD OF PRODUCING NANOCOMPOSITE OF FeNi3/PYROLYSED POLYACRYLONITTRILE | |
| Dehno Khalaji et al. | Solid-state thermal decoposition method for the preparation of CuO nanoparticles | |
| Kozhitov et al. | The synthesis of metalcarbon nanocomposite Ni/C on the basis of polyacrylonitrile | |
| Li et al. | Facile hydrothermal synthesis of MnOOH nanorods and their application | |
| RU2686223C1 (en) | Method of synthesis of nanocomposites ag/c |