Импульсный плазмохимический синтез углеродсодержащих композитов на основе TiO2

В настоящее время имеется устойчивый растущий в мире спрос на
нанопорошки, производственное оборудование и на изделия (продукцию) из
нанопорошков или с добавками нанопорошков. Это обусловлено
практической необходимостью создания новых наноматериалов, которые
благодаря своей уникальности находят широкое применение. Уникальность
наночастиц заключается в том, что их физические и химические свойства
зачастую существенно отличаются от свойств частиц того же самого
вещества, что и открыло перед промышленностью совершенно новые
перспективы. Разработка новых методов получения, усовершенствование
существующих методов исследования характеристик наноразмерных
объектов помогла ученым экспериментально подтвердить теоретические
тезисы о наноматериалах.
Наноматериалы представляют собой материалы, которые
характеризуются по меньшей мере одним размером в нанометровом
диапазоне (1нм = 10-9 м). Материалы с такой шкалой длины, находящейся в
пределах атомных и микромасштабных размерах, обладают новыми
физическими и химическими свойствами. Следует отметить, что в
зависимости от способа синтеза получаются материалы разнообразных форм,
которые могут обладать различными уникальными физико-химическими
свойствами. Кроме того, комбинирование различными методами двух или
более компонентов или фаз с различными физическими и химическими
свойствами, при чем, по меньшей мере, один из этих компонентов находится
в нанометровом масштабе, приводит к дифференцированным свойствам по
сравнению с отдельными компонентами. Это вводит новый класс –
нанокомпозиты. Нанокомпозиты, представляющие собой структуру с ядром
из различных металлов, капсулированных углеродными структурами,
вызывают в последние 5-6 лет повышенный интерес у исследователей в
химии, медицине, биологии и материаловедении. Эти материалы могут быть
использованы как магнитная среда для хранения информации, в качестве
фотокатализаторов для осуществления химических превращений (очистки
жидких сред от неорганических, органических, биологических примесей,
клеток, субклеточных культур, белков и ДНК). Для получения
нанокомпозитов применяются жидкофазный метод, золь-гель метод,
классический хлорный процесс, пламенный синтез и т.д. Преобладающими
методами синтеза нанокомпозитов являются методы на основе золь-гель
технологии. Недостатком технологии является использование дорогих
катализаторов для запуска химической реакции, необходимость сушки и
закалки конечного продукта.
Перспективным видится метод получения наноразмерных композитов,
основанный на цепных плазмохимических процесса, инициируемых
импульсным электронным пучком, благодаря следующему ряду
конкурентных преимуществ:
– низкие удельные энергозатраты;
– возможность проведения реакций в одну стадию;
– универсальность технологии и оборудования для получения
различных оксидов;
– потенциально высокая ожидаемая удельная производительность
оборудования для опытно-промышленной установки (десятки кг/час готового
продукта);
– возможность получения диоксида титана, диоксида кремния и
сложных композиционных оксидов с заданными свойствами;
– широкая номенклатура получаемых наноразмерных материалов,
достигаемая за счет применения нескольких (органических и/или
неорганических) исходных веществ.
Разработка научных основ газофазного метода синтеза
углеродсодержащего композита на основе диоксида титана на базе
неравновесных плазмохимических процессов, инициируемых импульсным
электронным пучком, является актуальной задачей. Экспериментальным
исследованиям в этом направлении и посвящена магистерская работа.
Актуальность