RU2686223C1 - Method of synthesis of nanocomposites ag/c - Google Patents
Method of synthesis of nanocomposites ag/c Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686223C1 RU2686223C1 RU2018133435A RU2018133435A RU2686223C1 RU 2686223 C1 RU2686223 C1 RU 2686223C1 RU 2018133435 A RU2018133435 A RU 2018133435A RU 2018133435 A RU2018133435 A RU 2018133435A RU 2686223 C1 RU2686223 C1 RU 2686223C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- heating
- nanoparticles
- pan
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 25
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 37
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G5/00—Compounds of silver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
- C08F20/42—Nitriles
- C08F20/44—Acrylonitrile
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии и нанотехнологиям синтеза наночастиц металла в составе нанокомпозитов Ag/C на основе полиакрилонитрила.The invention relates to the field of chemistry and nanotechnology for the synthesis of metal nanoparticles in the composition of Ag / C nanocomposites based on polyacrylonitrile.
Известно в настоящее время несколько способов синтеза наночастиц Ag/C. В работе (Khanna P., Singh N., Charan S., Subbarao V.Synthesis and char-acterization of Ag/PVA nanocomposite by chemical reduction method.// Materials Chemistry and Physics. 2005. V. 93. P. 117) синтез углеродной матрицы и наночастиц Ag выполнены отдельно, а затем углеродную матрицу и наночастицы Ag механически смешивают с образованием нанокомпозита.Currently known several methods for the synthesis of Ag / C nanoparticles. In Khanna P., Singh N., Charan S., Subbarao V. Synthesis and char acterization of Ag / PVA nanocomposite by chemical reduction method.// Materials Chemistry and Physics. 2005. V. 93. P. 117) synthesis of the carbon matrix and Ag nanoparticles are performed separately, and then the carbon matrix and Ag nanoparticles are mechanically mixed to form a nanocomposite.
Однако диспергирование наночастиц Ag в углеродную матрицу не обеспечивает равномерное распределение в связи с агломерацией наночастиц и высокой вязкостью прекурсора углеродной матрицы.However, the dispersion of Ag nanoparticles into the carbon matrix does not ensure uniform distribution due to the agglomeration of nanoparticles and the high viscosity of the carbon matrix precursor.
По методике (Viazmitinov, Dmitry & Matyushkin, Lev & Maksimov, Alexander. (2014). Synthesis of core-shell Ag/SiO2 nanoparticles for SPASER structures. Journal of Physics: Conference Series. 541. 012015) был получен водный раствор на основе солей нитрата серебра и боргидрида натрия, содержащий частицы серебра с размерами от 10 до 80 нм. На поверхности наночастиц получали оболочку из SiO2. Процесс создания оболочки проводили следующим образом: Золь металлических наночастиц разбавляли изопропиловым спиртом в объемном соотношении 1/200 в ультразвуковой ванне; Полученный раствор перемешивали в ультразвуковой ванне при 40°С в течение 1 часа; К раствору добавляли водный раствор аммиака; После температурной стабилизации вводили тетраэтоксисилан. Данная методика требует длительной выдержки на этапе создания наночастиц Ag, при этом полученные наночастицы не стабильны во времени до процесса создания оболочек.According to the method (Viazmitinov, Dmitry & Matyushkin, Lev & Maksimov, Alexander. (2014). Synthesis of core-shell Ag / SiO2 nanoparticles for SPASER structures. Journal of Physics: Conference Series. 541. 012015) a salt-based aqueous solution was obtained silver nitrate and sodium borohydride containing silver particles ranging in size from 10 to 80 nm. A SiO 2 shell was obtained on the surface of the nanoparticles. The process of creating the shell was carried out as follows: The sol metal nanoparticles were diluted with isopropyl alcohol in a volume ratio of 1/200 in an ultrasonic bath; The resulting solution was stirred in an ultrasonic bath at 40 ° C for 1 hour; To the solution was added an aqueous solution of ammonia; After temperature stabilization, tetraethoxysilane was introduced. This technique requires a long exposure at the stage of creating Ag nanoparticles, while the resulting nanoparticles are not stable in time before the shell creation process.
Основным недостатком большинства методов синтеза наночастиц Ag является необходимость в отдельной стадии стабилизации наночастиц.The main disadvantage of most methods for the synthesis of Ag nanoparticles is the need for a separate stage of stabilization of nanoparticles.
Техническим результатом является упрощенная технология получения нанокомпозита Ag/C в системе AgNO3, полиакрилонитрил (ПАН), происходящая в одном процессе инфракрасного (ИК) нагрева без использования дополнительных внешних восстановителей и сочетающая в себе одновременный синтеза наночастиц Ag размером от 19 до 28 нм и углеродной матрицы, защищающей наночастицы Ag от коалесценции и сохраняющей их свойства на воздухе.The technical result is a simplified technology for producing Ag / C nanocomposite in the AgNO 3 system, polyacrylonitrile (PAN), which occurs in one process of infrared (IR) heating without the use of additional external reducing agents and combines simultaneous synthesis of Ag nanoparticles from 19 to 28 nm in size and carbon matrix protecting Ag nanoparticles from coalescence and preserving their properties in air.
Технический результат достигается следующим образом:The technical result is achieved as follows:
Способ синтеза нанокомпозитов Ag/C, включающий приготовление совместного раствора полиакрилонитрила и AgNo3 в диметилформамиде, выдержку до полного растворения всех компонентов, удаление диметилформамида путем выпаривания и нагрев полученного твердого остатка, отличающийся тем, что приготовление совместного раствора полиакрилонитрил и AgNo3 в диметилформамиде осуществляют при температуре 30-70°С, при следующем соотношении компонентовA method of synthesis of nanocomposites Ag / C, comprising forming a co-solution of polyacrylonitrile and AgNo 3 in dimethylformamide, extract until complete dissolution of all components, dimethylformamide removal by evaporation, and heating the resulting solid residue, characterized in that the preparation of the joint solution of polyacrylonitrile and AgNo 3 in dimethylformamide is carried out at temperature 30-70 ° C, in the following ratio of components
Полиакрилонитрил - 4,7%,Polyacrylonitrile - 4.7%,
Диметилформамида - 93,8-94,6%,Dimethylformamide - 93.8-94.6%,
AgNO3 - 0,7-1,5%.AgNO 3 - 0.7-1.5%.
При этом выпаривание диметилформамида проводят при температуре 60-80°С и осуществляют поэтапный инфракрасный нагрев полученного твердого остатка при давлении 10-2-10-3 мм.рт.ст., при котором проводят предварительный нагрев в течение 5-15 минут при температуре 80-200°С со скоростью нагрева не более 50°С/мин, и финальный нагрев в течение 5-15 минут при температуре 80-700°С со скоростью нагрева не более 50°С/мин.In this case, the evaporation of dimethylformamide is carried out at a temperature of 60-80 ° C and a gradual infrared heating of the obtained solid residue is carried out at a pressure of 10 -2 -10 -3 mm Hg, at which preheating is carried out for 5-15 minutes at a temperature of 80 -200 ° C with a heating rate of not more than 50 ° C / min, and final heating for 5-15 minutes at a temperature of 80-700 ° C with a heating rate of not more than 50 ° C / min.
Изобретение поясняется чертежом где на фигуре 1 показаны результаты рентгенофазового анализа образцов нанокомпозитов Ag/C, синтезированных при различных температурах ИК-нагрева 1-80°С, 2-300°С, 3-450°С, 4-700°С.The invention is illustrated in the drawing where figure 1 shows the results of x-ray phase analysis of samples of Ag / C nanocomposites synthesized at different IR heating temperatures of 1-80 ° C, 2-300 ° C, 3-450 ° C, 4-700 ° C.
Использование выбранных определенных исходных компонентов (полиакрилонитрила (ПАН), соединений металла (AgNO3)), условий проведения процесса растворения компонентов и процесса удаления растворителя, ИК-нагрева полученного твердого остатка AgNO3, ПАН при давлении в реакционной камере Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст. Режим температурной обработки можно, условно, разделить на несколько этапов: 1) при температуре Т=80÷200°С, в течение 5÷15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева до 50°С/мин; 2) при финальной температуре 80÷700°С в течение 5÷15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева до 50°С/мин, в результате чего формируется металлоуглеродный нанокомпозит Ag/C, содержащий наночастицы Ag с размером от 19 до 28 нм.The use of selected specific starting components (polyacrylonitrile (PAN), metal compounds (AgNO 3 )), the conditions of the component dissolution process and the solvent removal process, IR-heating of the obtained solid residue AgNO 3 , PAN at a pressure in the reaction chamber P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg The temperature treatment mode can be divided into several stages: 1) at a temperature T = 80 ÷ 200 ° C, for 5 ÷ 15 minutes, the process is carried out at a pressure P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg, heating rate up to 50 ° C / min; 2) at the final temperature of 80 ÷ 700 ° C for 5 ÷ 15 minutes, the process is carried out at a pressure of P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg, heating rate up to 50 ° C / min, resulting in the formation of a metal carbon nanocomposite Ag / C, containing Ag nanoparticles with sizes from 19 to 28 nm.
Для анализа фазового состава нанокомпозита и определения размера наночастиц Ag использован рентгеновский дифрактометр ДРОН-1,5, излучение Cukα, графитовый монохроматор, а также Дифрей 401 с Cukα-излучением. Средний размер наночастиц Ag рассчитан по результатам РФА из дифрактограмм по уравнению Дебая-Шерера:To analyze the phase composition of the nanocomposite and determine the size of Ag nanoparticles, an x-ray diffractometer DRON-1.5, radiation Cu kα , graphite monochromator, and Diffray 401 with Cu kα radiation were used. The average size of Ag nanoparticles was calculated from the XRPA results from diffractograms using the Debye-Scherer equation:
где k - константа, равная 0,89; В - полуширина дифракционного угла, соответственного дифракционного максимума; λ=1,54056 
Концентрация полиакрилонитрила в прекурсоре нанокомпозита составляет 4,7%, что определяется вязкостью получаемого раствора, увеличение доли ПАН приводит к росту вязкости и неравномерному распределению AgNO3 в прекурсоре. Концентрация AgNO3 может варьироваться в диапазоне 0,7÷1,5%, увеличение концентрации AgNO3 приводит к росту размеров наночастиц Ag более 100 нм. Концентрация диметилформамида (ДМФА) определяет вязкость раствора, увеличение доли ДМФА приводит к увеличению времени сушки прекурсора, а уменьшение его концентрации - к неравномерному распределению AgNO3 в прекурсоре.The concentration of polyacrylonitrile in the nanocomposite precursor is 4.7%, which is determined by the viscosity of the resulting solution, an increase in the proportion of PAN leads to an increase in viscosity and an uneven distribution of AgNO 3 in the precursor. The concentration of AgNO 3 can vary in the range of 0.7 ÷ 1.5%, an increase in the concentration of AgNO 3 leads to an increase in the size of Ag nanoparticles over 100 nm. The concentration of dimethylformamide (DMF) determines the viscosity of the solution, an increase in the proportion of DMF leads to an increase in the drying time of the precursor, and a decrease in its concentration leads to an uneven distribution of AgNO 3 in the precursor.
Пример 1. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, AgNO3 в ДМФА с концентрациями (Ag)=10 масс. % от массы полимера и (ПАН)=5 масс. % от массы растворителя. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: mAgNO3=0,16 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески AgNO3. 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 Т=50°С. В результате выдержки смеси в течение 8 часов в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°С, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (m тв. ост.≈const). Полученный твердый остаток подвергается температурной обработке в установке ИК-нагрева при температуре 80°С в течение 15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева v=50°С/мин.Example 1. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, AgNO 3 in DMF with concentrations (Ag) = 10 mass. % by weight of the polymer and (PAN) = 5 mass. % by weight of solvent. To do this, we prepared the sample of all solid components: m AgNO3 = 0.16 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) is poured 20 ml of DMF. Then PAN and AgNO 3 samples are added to the flask. After intensive mixing of the mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory oven heated to a temperature T = 50 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in a drying cabinet until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying oven heated to a temperature of T≤70 ° C, and kept there until the completion of the evaporation process (m TV . OST ≈const). The obtained solid residue is subjected to heat treatment in the installation of IR heating at a temperature of 80 ° 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 процессе ИК-нагрева твердого остатка AgNO3/ПАН в результате деструкции ПАН происходит выделение водорода и др. газообразных продуктов, которые восстанавливают Ag из соединения, а за счет дальнейшего взаимодействия формируются наночастицы Ag. При этом в ПАН протекают процессы карбонизации, приводящие к формированию углеродной графитоподобной матрицы нанокомпозита, в которой распределяются сформировавшиеся наночастицы. В результате получается нанокомпозит Ag/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц Ag. Средний размер наночастиц составил 19±1 нм. На фиг. 1.1 приведена дифрактограмма нанокомпозита и результаты фазового анализа нанокомпозита Ag/C полученного при Т=80°С.In the process of infrared heating of the solid residue AgNO 3 / PAN, as a result of the destruction of PAN, hydrogen and other gaseous products are released, which reduce Ag from the compound, and due to further interaction Ag nanoparticles are formed. 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 an Ag / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the X-ray phase analysis, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of Ag nanoparticles was calculated. The average size of nanoparticles was 19 ± 1 nm. FIG. 1.1 shows the diffractogram of the nanocomposite and the results of the phase analysis of the Ag / C nanocomposite obtained at T = 80 ° C.
Пример 2. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, AgNO3 в ДМФА с концентрациями (Ag)=10 масс. % от массы полимера и (ПАН)=5 масс. % от массы растворителя. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: mAgNO3=0,16 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески AgNO3. 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 Т=50°С. В результате выдержки смеси в течение 8 часов в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°С, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (mтв..ост≈const). Полученный твердый остаток 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=200°С в течение 15 минут, скорость нагрева v=50°С/мин; 2) при финальной температуре 300°С в течение 15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева v=50°С/мин.Example 2. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, AgNO 3 in DMF with concentrations (Ag) = 10 mass. % by weight of the polymer and (PAN) = 5 mass. % by weight of solvent. To do this, we prepared the sample of all solid components: m AgNO3 = 0.16 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) is poured 20 ml of DMF. Then PAN and AgNO 3 samples are added to the flask. After intensive mixing of the mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory oven heated to a temperature T = 50 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in a drying cabinet until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying oven, heated to a temperature of T≤70 ° C, and kept there until the completion of the evaporation process (m tv..ost ≈const). The obtained solid residue is subjected to heat treatment in the installation of IR heating. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the installation P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg) at a temperature T = 200 ° C for 15 minutes, heating rate v = 50 ° S / min; 2) at the final temperature of 300 ° 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 процессе ИК-нагрева твердого остатка AgNO3/ПАН в результате деструкции ПАН происходит выделение водорода и др. газообразных продуктов, которые восстанавливают Ag из соединения, а за счет дальнейшего взаимодействия формируются наночастицы Ag. При этом в ПАН протекают процессы карбонизации, приводящие к формированию углеродной графитоподобной матрицы нанокомпозита, в которой распределяются сформировавшиеся наночастицы. В результате получается нанокомпозит Ag/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц Ag. Средний размер наночастиц составил 21±1 нм. На фиг. 1.2 приведена дифрактограмма нанокомпозита и результаты фазового анализа нанокомпозита Ag/C полученного при Т=300°С.In the process of infrared heating of the solid residue AgNO 3 / PAN, as a result of the destruction of PAN, hydrogen and other gaseous products are released, which reduce Ag from the compound, and due to further interaction Ag nanoparticles are formed. 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 an Ag / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the X-ray phase analysis, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of Ag nanoparticles was calculated. The average size of nanoparticles was 21 ± 1 nm. FIG. 1.2 shows the diffraction pattern of the nanocomposite and the results of the phase analysis of the Ag / C nanocomposite obtained at T = 300 ° C.
Пример 3. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, AgNO3 в ДМФА с концентрациями (Ag)=10 масс. % от массы полимера и (ПАН)=5 масс. % от массы растворителя. Для этого подготавливаются навески всехтвердых компонентов: mAgNO3=0,16 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески AgNO3. 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 Т=50°С. В результате выдержки смеси в течение 8 часов в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°С, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания (mтв..ост≈const). Полученный твердый остаток 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=200°С в течение 15 минут, скорость нагрева v=50°С/мин; 2) при финальной температуре 450°С в течение 15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева v=50°С/мин.Example 3. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, AgNO 3 in DMF with concentrations (Ag) = 10 mass. % by weight of the polymer and (PAN) = 5 mass. % by weight of solvent. For this purpose, all solid components are prepared: m AgNO3 = 0.16 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) is poured 20 ml of DMF. Then PAN and AgNO 3 samples are added to the flask. After intensive mixing of the mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory oven heated to a temperature T = 50 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in a drying cabinet until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying oven, heated to a temperature of T≤70 ° C, and kept there until the completion of the evaporation process (m tv..ost ≈const). The obtained solid residue is subjected to heat treatment in the installation of IR heating. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the installation P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg) at a temperature T = 200 ° C for 15 minutes, heating rate v = 50 ° S / min; 2) at the final temperature of 450 ° 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 процессе ИК-нагрева твердого остатка AgNO3/ПАН в результате деструкции ПАН происходит выделение водорода и др. газообразных продуктов, которые восстанавливают Ag из соединения, а за счет дальнейшего взаимодействия формируются наночастицы Ag. При этом в ПАН протекают процессы карбонизации, приводящие к формированию углеродной графито-подобной матрицы нанокомпозита, в которой распределяются сформировавшиеся наночастицы. В результате получается нанокомпозит Ag/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц Ag. Средний размер наночастиц составил 25±1 нм. На фиг. 1.3 приведена дифрактограмма нанокомпозита и результаты фазового анализа нанокомпозита Ag/C полученного при Т=450°С.In the process of infrared heating of the solid residue AgNO 3 / PAN, as a result of the destruction of PAN, hydrogen and other gaseous products are released, which reduce Ag from the compound, and due to further interaction Ag nanoparticles are formed. 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 an Ag / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the X-ray phase analysis, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of Ag nanoparticles was calculated. The average size of nanoparticles was 25 ± 1 nm. FIG. 1.3 shows the diffractogram of the nanocomposite and the results of the phase analysis of the Ag / C nanocomposite obtained at T = 450 ° C.
Пример 4. Готовится 20 мл совместного раствора ПАН, AgNO3 в ДМФА с концентрациями (Ag)=10 масс. % от массы полимера и (ПАН)=5 масс. % от массы растворителя. Для этого подготавливаются навески всех твердых компонентов: mAgNO3=0,16 г, mПАН=1 г; а также в коническую колбу (V=50 мл) наливается 20 мл ДМФА. Затем в колбу добавляется ПАН и навески AgNO3. 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 Т=50°С. В результате выдержки смеси в течение 8 часов в сушильном шкафу до полного растворения соединений металла и ПАН в ДМФА получается вязкий раствор. Полученный раствор заливается в чашку Петри, помещается в сушильный шкаф, нагретый до температуры Т≤70°С, и выдерживается в нем до завершения процесса выпаривания mтв.ост≈const). Полученный твердый остаток 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=200°С в течение 15 минут, скорость нагрева v=50С/мин; 2) при финальной температуре 700°С в течение 15 минут, процесс проводится при давлении Р=10-2÷10-3 мм. рт.ст., скорость нагрева v=50°С/мин.Example 4. Preparing 20 ml of a joint solution of PAN, AgNO 3 in DMF with concentrations (Ag) = 10 mass. % by weight of the polymer and (PAN) = 5 mass. % by weight of solvent. To do this, we prepared the sample of all solid components: m AgNO3 = 0.16 g, m PAN = 1 g; and also in a conical flask (V = 50 ml) is poured 20 ml of DMF. Then PAN and AgNO 3 samples are added to the flask. After intensive mixing of the mixture with a glass rod for 5 minutes, the flask is closed with a lid and placed in a laboratory oven heated to a temperature T = 50 ° C. As a result of holding the mixture for 8 hours in a drying cabinet until the metal and PAN compounds are completely dissolved in DMF, a viscous solution is obtained. The resulting solution is poured into a Petri dish, placed in a drying oven, heated to a temperature of T≤70 ° C, and kept there until the completion of the evaporation process (m TV.ost ≈const). The obtained solid residue is subjected to heat treatment in the installation of IR heating. The process is carried out in several stages: 1) in vacuum (pressure in the reaction chamber of the installation P = 10 -2 ÷ 10 -3 mm. Hg) at temperature T = 200 ° C for 15 minutes, heating rate v = 50С / min; 2) at the final temperature of 700 ° 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 процессе ИК-нагрева твердого остатка AgNO3/ПАН в результате деструкции ПАН происходит выделение водорода и др. газообразных продуктов, которые восстанавливают Ag из соединения, а за счет дальнейшего взаимодействия формируются наночастицы Ag. При этом в ПАН протекают процессы карбонизации, приводящие к формированию углеродной графитоподобной матрицы нанокомпозита, в которой распределяются сформировавшиеся наночастицы. В результате получается нанокомпозит Ag/C в виде черного порошка. По данным РФА определен фазовый состав нанокомпозита, рассчитан средний размер наночастиц Ag. Средний размер наночастиц составил 26±1 нм. На фиг. 1.4 приведена дифрактограмма нанокомпозита и результаты фазового анализа нанокомпозита Ag/C полученного при Т=700°С.In the process of infrared heating of the solid residue AgNO 3 / PAN, as a result of the destruction of PAN, hydrogen and other gaseous products are released, which reduce Ag from the compound, and due to further interaction Ag nanoparticles are formed. 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 an Ag / C nanocomposite in the form of a black powder. According to the X-ray phase analysis, the phase composition of the nanocomposite was determined, the average size of Ag nanoparticles was calculated. The average size of nanoparticles was 26 ± 1 nm. FIG. 1.4 shows the diffractogram of the nanocomposite and the results of the phase analysis of the Ag / C nanocomposite obtained at T = 700 ° C.
Таким образом, установлено, что уже при 80°С происходит образования наночастиц Ag, а также, что с увеличением температуры финального нагрева происходит увеличение размера наночастиц Ag. По результатам РФА с использованием формулы Дебая-Шерера рассчитаны средние размеры наночастиц Ag в зависимости от условий проведения процесса синтеза (температура финальной стадии ИК-нагрева) (таблица 1).Thus, it was found that the formation of Ag nanoparticles occurs already at 80 ° C, and also that with an increase in the final heating temperature, the size of Ag nanoparticles increases. Based on XRF results using the Debye-Scherer formula, the average sizes of Ag nanoparticles were calculated depending on the conditions of the synthesis process (temperature of the final stage of IR heating) (Table 1).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133435A RU2686223C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Method of synthesis of nanocomposites ag/c |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133435A RU2686223C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Method of synthesis of nanocomposites ag/c |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686223C1 true RU2686223C1 (en) | 2019-04-24 |
Family
ID=66314471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133435A RU2686223C1 (en) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | Method of synthesis of nanocomposites ag/c |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686223C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100127619A (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-06 | 주식회사 엘지화학 | Metal paste composition for forming electrode and silver-carbon composite electrode prepared by the same and silicon solar cell using the same |
| RU102195U1 (en) * | 2010-09-30 | 2011-02-20 | Иван Стефанович Горелов | FILTER MATERIAL AND FILTER FOR WATER TREATMENT |
| CN103545488A (en) * | 2013-10-18 | 2014-01-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | Method for preparing Si/Ag/C composite negative material based on silver mirror reaction principle |
| US20160222502A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method for the preparation of ag/c nanocomposite films by laser-induced carbonization of alkane |
| RU2627980C1 (en) * | 2016-09-16 | 2017-08-14 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Composition having gcr-activity for determination of poly-aromatic heterocyclic sulfur compounds in hydrocarbon products, process of obtaining a composition, planar solid-phase optical sensor on its basis and method of obtaining it, use of sensor for poly-aromatic heterocyclic sulfur compounds analysis |
| CN107452966A (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | A kind of preparation method of Ag/C catalyst, its preparation method and the electrode for being supported with the catalyst |
-
2018
- 2018-09-21 RU RU2018133435A patent/RU2686223C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100127619A (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-06 | 주식회사 엘지화학 | Metal paste composition for forming electrode and silver-carbon composite electrode prepared by the same and silicon solar cell using the same |
| RU102195U1 (en) * | 2010-09-30 | 2011-02-20 | Иван Стефанович Горелов | FILTER MATERIAL AND FILTER FOR WATER TREATMENT |
| CN103545488A (en) * | 2013-10-18 | 2014-01-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | Method for preparing Si/Ag/C composite negative material based on silver mirror reaction principle |
| US20160222502A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Method for the preparation of ag/c nanocomposite films by laser-induced carbonization of alkane |
| CN107452966A (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | A kind of preparation method of Ag/C catalyst, its preparation method and the electrode for being supported with the catalyst |
| RU2627980C1 (en) * | 2016-09-16 | 2017-08-14 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Composition having gcr-activity for determination of poly-aromatic heterocyclic sulfur compounds in hydrocarbon products, process of obtaining a composition, planar solid-phase optical sensor on its basis and method of obtaining it, use of sensor for poly-aromatic heterocyclic sulfur compounds analysis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sembiring et al. | Synthesis and characterisation of gel-derived mullite precursors from rice husk silica | |
| JP6877431B2 (en) | Methods for producing graphene quantum dots with different oxygen contents, graphene quantum dots, and fluorescent materials | |
| Saladino et al. | Synthesis of Nd: YAG nanopowder using the citrate method with microwave irradiation | |
| Haq et al. | Effect of experimental variables on the extraction of silica from the rice husk ash | |
| JP4774214B2 (en) | Method for synthesizing metal nanoparticles | |
| CN106237975A (en) | A kind of high-ratio surface big pore volume adsorption of magnesium silicate material and its preparation method and application | |
| JP2006507409A (en) | Method for the synthesis of metal nanoparticles | |
| RU2552454C2 (en) | METHOD FOR SYNTHESIS OF METAL-CARBON NANOCOMPOSITE FeCo/C | |
| RU2686223C1 (en) | Method of synthesis of nanocomposites ag/c | |
| CN108722486A (en) | A kind of preparation method of narrowband carbonitride modification ferrous metals organic backbone composite photo-catalyst | |
| JP6023360B2 (en) | Treated ammonium octamolybdate composition | |
| JP6211499B2 (en) | Strontium titanate fine particles, photocatalyst and hydrogen / oxygen generation photocatalyst system | |
| JPH10503239A (en) | Method for preparing powder of cemented carbide material from APT and soluble cobalt salt | |
| KR20120108598A (en) | Manufacturing method of precipitated calcium carbonate using egg shell | |
| CN110803706B (en) | Method for quickly and efficiently removing mesoporous silicon oxide material template agent | |
| JP2015140261A (en) | Method for preparing tungsten oxide particles | |
| CN111135851B (en) | Medium-low temperature rapid demoulding-copper doping method for mesoporous silicon oxide | |
| RU2330864C1 (en) | METHOD OF OBTAINING THERMOSTABLE NANOCOMPOSITE Cu/POLYAKRYLONITRILE | |
| RU2770599C1 (en) | Method for the synthesis of nicocu/c nanocomposites based on polyacrylonitrile | |
| Polat et al. | Ultrasonic irradiation during the calcium sulfate hemihydrate to dihydrate transformation process | |
| RU2489351C2 (en) | Method of producing molybdenum carbide nanoparticles | |
| Botvina et al. | Synthesis of Calcium Aluminate-Based Luminophores by the Citrate Nitrate Sol–Gel Process | |
| Abdelmegeed | Biofabrication and structural characterization of Cd-nanoparticles using Moringa oleifera extract | |
| CN106046084B (en) | Tylonolide acetone solvent compound and preparation method | |
| Sharma et al. | Synthesis and temperature dependent fluorescence properties of nanoscale europium doped yttria derived in presence of tween-80 and β-alanine |