Плазмохимический синтез наноразмерного диоксида кремния из тетраэтоксисилана, инициируемый импульсным электронным пучком
Диссертация
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных семинарах в Институте физики высоких технологий, г. Томск, Института физики прочности и материаловедения СО РАН, а также на международных и национальных конференциях и симпозиумах: XVI и XVII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (Томск, 2010, 2011) — VII, VIII… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Основные методы и устройства синтеза ультрадисперсного порошка диоксида кремния (литературный обзор)
- 1. 1. Традиционные методы синтеза ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 1. Механохимический синтез ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 2. Высокотемпературный пиролиз ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 3. Золь-гель метод получения ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 4. Метод конденсации ультрадисперсного порошка диоксида кремния из газовой фазы (РУБ)
- 1. 1. 5. Плазмохимические методы синтеза ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 5. 1. Метод химического парофазного осаждения (СУО) получения ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. 5. 2. Импульсный плазмохимический метод получения ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 1. Традиционные методы синтеза ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 1. 2. Методы синтеза ультрадисперсного порошка диоксида кремния из металлорганических прекурсоров
- 1. 2. 1. Методы синтеза наноразмерного диоксида кремния из металл органического прекурсора — тетраэтоксисилана
- 1. 2. 1. 1. Химические методы синтеза наноразмерного диоксида кремния из тетраэтоксисилана
- 1. 2. 1. 2. Электрофизические методы синтеза наноразмерного диоксида кремния из тетраэтоксисилана
- 1. 2. 1. Методы синтеза наноразмерного диоксида кремния из металл органического прекурсора — тетраэтоксисилана
- 2. 1. Лабораторный стенд на базе импульсного ускорителя ТЭУ
- 2. 1. 1. Конструкция и основное диагностическое оборудование импульсного ускорителя ТЭУ
- 2. 1. 1. 1. Тепловизионная диагностика измерения параметров импульсного электронного пучка
- 2. 1. 1. 2. Тепловизионная диагностика измерения энергетического спектра электронов
- 2. 1. 1. 3. Моделирование процесса диссипации импульсного электронного пучка в пенополистироле ПСБ-С
- 2. 1. 2. Плазмохимический реактор (ПХР)
- 2. 1. 1. Конструкция и основное диагностическое оборудование импульсного ускорителя ТЭУ
- 2. 2. Методы анализа основных свойств нанопорошков
- 2. 2. 1. Просвечивающая электронная микроскопия
- 2. 2. 2. Ренгено-флуоресцентная спектрометрия
- 2. 2. 3. Инфракрасная спектрометрия
- 2. 3. Выводы к 2 главе
- 3. 1. Исследование процесса диссипации энергии импульсного электронного пучка в вакууме (6,7 Па)
- 3. 2. Исследование процесса диссипации энергии импульсного электронного пучка в однокомпонентных газовых средах
- 3. 2. 1. Диссипация энергии импульсного электронного пучка в кислороде
- 3. 2. 2. Диссипация энергии импульсного электронного пучка в водороде
- 3. 2. 3. Диссипация энергии импульсного электронного пучка в тетраэтоксисилане
- 3. 3. Исследование процесса диссипации энергии импульсного электронного пучка в двухкомпонентных газовых средах
- 3. 3. 1. Диссипация энергии импульсного электронного пучка в кислороде и водороде
- 3. 3. 2. Диссипация энергии импульсного электронного пучка в кислороде и тетраэтоксисилане
- 3. 4. Исследование процесса диссипации энергии импульсного электронного -пучка в трехкомпонентной газовой среде: тетраэтоксисилан, кислород и водород
- 3. 5. Выводы к 3 главе
- 4. 1. Импульсный плазмохимический синтез ультрадисперсного порошка диоксида кремния
- 4. 1. 1. Синтез наноразмерного диоксида кремния при воздействии импульсного электронного пучка на газофазную смесь тетраэтоксисилана и кислорода
- 4. 1. 2. Морфология наноразмерного
- 4. 1. 3. Химический состав синтезированного порошка диоксида кремния
- 4. 1. 4. ИК-спектрометрия и рентгенофазовый анализ наноразмерного диоксида кремния
- 4. 2. 1. Импульсный плазмохимический синтез наноразмерного диоксида кремния из газофазной смеси тетраэтоксисилана, водорода и кислорода
- 4. 2. 2. Химический состав синтезированного наноразмерного диоксида кремния из тетраэтоксисилана
- 4. 2. 3. Морфология синтезированного ультрадисперсного порошка БЮг
- 4. 2. 4. ИК-спектрометрия наноразмерного диоксида кремния
- 4. 3. Сравнение свойств наноразмерного диоксида кремния синтезированного импульсным плазмохимическим методом из различных прекурсоров
- 4. 4. Выводы к 4 главе
Список литературы
- Номоев A.B., Лыгденов В. Ц. Повышение износостойкости перхлорвиниловой краски нанопорошком диоксида кремния // Вестник ВСГТУ. 2012. -N 3. — С. 16−20.
- Пономарев Д.В. Импульсный плазмохимический синтез наноразмерных оксидов: Дис. .канд.тех.наук. Томск, 2006. 144с.
- Пушкарев А.И., Новоселов Ю. Н., Ремнев Г. Е. Цепные процессы в низкотемпературной плазме. Новосибирск: Наука, 2006. — 226 с.
- Сазонов Р.В. Синтез и свойства композиционных нанодисперсных оксидов. Дис. .канд.физ.-мат.наук. Томск, 2010. 115 с.
- Петрунин В.Ф. Ультрадисперсные материалы в атомной отрасли // Сборник докладов НИЯУ МИФИ 2013. — 360 с.
- Гусеев А.И., Ремпель A.A. Нанокристаллические материалы М.: Физматлит, 2001.223 с.
- Kalachev A. Nanomaterials and related products // Surface and Nano-Technology — 2012. —43 c.
- Аввакумов Е.Г., Каракчиев Jl.Г., Гусев A.A., Винокурова О. Б. Механохимический синтез дисперсных оксидных материалов различного функционального назначения // Вторая Всероссийская конференция по наноматериалам «НАНО 2007» — Новосибирск. — 2007.321 с.
- Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. -Новосибирск: Наука, 1988. 305 с.
- Yavari A.R., Desre P.J., Benameur T. // Phys. Rev.Lett. 1992. — Vol.68.-N 14. — P.22−35
- Kodas T.T.//Adv. Mater., 1986. Vol. 6. — P. 180.
- Khaleel A, Richards R. // Ceramics, Nanoscale Materials in Chemistry. New York, 2001. — 124 p.
- Христофоров, A. И. Нанокерамика: учеб. пособие. В 3 ч. 4.1 /А. И. Христофоров, Э. П. Сысоев, А. И. Христофорова- Владим. гос. ун-т. Владимир: Ред.-издат. комплекс ВлГУ, 2005.-76 с.
- Шабанова Н. А. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема / Н. А. Шабанова, П. Д. Саркисов. М.: Академкнига, 2004. — 207 с.
- Бородин Ю. В. Разработка золь-гель технологии тонкослойных покрытий на основе оксидов элементов III-V групп: Дис.. канд.тех.наук. Томск, 1997. 145 с.
- Sakka S. Sol-Gel Science and Technology: Processing, Characterization and Applications / Sakka S., Springer. 2004. — 1980 p.
- Генералов М.Б. Криохимическая нанотехнология. M.: ИЦК «Академкнига», 2006.325 с.
- Потапов В.В. Получение водных золей кремнезема мембранным концентрированием гидротермальных растворов // Химическая технология. 2008. — N 6. — С. 14−22.
- Гончаров В.К. // Приборы и техника эксперимента. 1995 — N 5. — С. 146−149.
- Гончаров В.К., Козадаев К. В., Попечиц В. И., Пузырев М. В. Исследование воздействия высокоэнергетического излучения на вещество с целью создания новых материалов и технологий // Вестник БГУ. 2010.-N 1. — С.3−10.
- Алымов М.И., Зеленский В. А. Методы получения и физико-механические свойства объемных нанокристаллических материалов. М.: МИФИ, 2005. — 52 с.
- Gunter В., Kumpmann A. Ultrafine oxide powders prepareted by inert gas evaporation // Nanostruct. Mater. 1992. — Vol. 1. — N 1. — P.27−30.
- Ген М.Я., Петров Ю. И. Дисперсные конденсаты металлического пара. // Успехи химии, 1969,-T.38.-N 12. — С.2249−2278.
- Gurav A.S., Kodas T.T., Wang L.M., Kauppinen E.I., Joutsensaari J. Generation of nanometer-size fullerene particles via vapor condensation // Chem. Phys. Lett. 1994. — N 218.1. P. 304−308.
- Gruss A, Dinse K-P, Hirsch A, Reuther U. Photolysis of (C59N)2 studied by time-resolved EPR. J Am Chem Soc. 1997. — N 119/872. — P.8−9.
- Smalley R.E. Discovering the fullerenes // Reviews of Modern Physics. 1997. — Vol. 69. -N3.-P. 723−730.
- Чурилов Г. H. Плазменный синтез фуллеренов // ПТЭ. 2000. — N 1. — С. 5−15.
- Цветков Ю.В., Самохин A.B., Алексеев Н. В., Благовещенский Ю. В. Физикохимия и технология плазмохимического синтеза нанопорошков элементов и соединений Москва. -Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН. Учебное пособие. 2008. -136 с.
- Андриевский P.A. Наноструктурные материалы / Р. А Андриевский, A.B. Рагуля. М.: Академия, 2005. — 192 с.
- Патент РФ 2 067 077, С01ВЗЗ/18 Способ получения ультрадисперсной двуокиси кремния, устройство для его осуществления и ультрадисперсная двуокись кремния / Лукашов
- B.П. и др. Заявлено 26.01.1994. Опубл. 27.09.1996. 4с.
- Ильвес В.Г., Котов Ю. А., Соковнин С. Ю., Rhee C.K. Использование импульсного электронного пучка для получения нанопорошков оксидов // Российские нанотехнологии-2007. Т. 2. -N 9 — С.96−101.
- Соковнин С.Ю., Ильвес В. Г. Применение импульсного электронного пучка для получения порошков некоторых оксидов металлов. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2011. 318 с.
- Toth A., Mohai М., Ujvari Т., Bertoti I. Nanomechanical properties of silicon-, oxygen- and nitrogen-containing a-C:H films prepared by RF plasma beam CVD// Thin Solid Films. 2005. -Vol.482.-P.188−191.
- Каменская A.B., Дикарева P.П. Технологические процессы в микроэлектронике: Учеб.метод. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. — 44 с.
- Светличный А. М., Поляков В. В., Варзарев Ю. Н. Формирование пленок диоксида кремния фотохимическим разложением тетраэтоксисилана // Микроэлектроника. 2001. — Т. 30. — N 1.-С. 27−31.
- Молчанов С.П., Лебедев-Степанов П.В., Климонский С. О., Шеберстов К. Ф., Третьяков С. Ю., Алфимов М. В. Самосборка упорядоченных слоев микросфер диоксида кремния на вертикальной пластинке // Российские нанотехнологии. 2010. — Т. 5. — N 5−6.1. C.54−58.
- Акунец A.A., Борисенко Н. Г., Меркульев Ю. А. Способ изготовления слоев кремнеаэрогеля с плавным градиентом плотности. М.: Препринт, 2008. 24 с.
- Патент РФ 231 564 РФ, МКИ 3 В 32 J К7/15. Способ получения нанодисперсных порошков оксидов /Д.В. Пономарев и др. Заявлено 24.12.2003. Опубл. 27.11.2005. Бюл. № 33. 4 с.
- Пушкарев А.И., Ремнев Т. Е., Пономарев Д. В. Неравновесный плазмохимический синтез нанодисперсных оксидов металлов // Химия высоких энергий. 2006. — Т.40. — N 2. -С.134−140.
- Пономарев Д.В., Пушкарев А. И., Ремнев Г. Е. Исследование морфологии и фазового состава нанодисперсных оксидов TIO2 и x*Ti02+y*Si02, полученных методом неравновесного плазмохимического синтеза. // Известия ТПУ. 2005. — Т. 308 -N 1. — С. 103−106.
- Сазонов Р.В., Холодная Г. Е., Пономарев Д. В., Кайканов М. И., Егоров И. С. Импульсный плазмохимический синтез и свойства наноразмерных порошков оксидов титана и кремния // Изв.вузов. Физика 11/3. Т.54 — С. 68−73.
- Кочкоров Б.III., Холодная Г. Е., Пономарев Д. В., Сазонов Р. В. Исследование влияния количества SiCU на геометрическй размер SiC>2 при импульсном плазмохимическом синтезе // Известия ТПУ. Химия 2010. -N 3. — С. 37−40.
- Remnev G.E., Pushkarev A.I. Research of chain plasmochemical synthesis of superdispersed silicon dioxide by pulse electron beam. // IEEJ Transactions on fundamentals and materials 2004. — Vol. 124. — N 6. — P. 483−486.
- Remnev G.E. and Pushkarev A.I. Synthesis of nanosized silicon dioxide in a chain plasma-chemical process // High Energy Chemistry 2004. — Vol. 38. — N 5. — P. 348−350.
- Иванова H.A., Прибытко A.M., Скороходов И. И. Высокомолекулярные соединения, 1969.-T.il. -С.1012−1016.
- Соболевский М.В., Скороходов И. И., Гриневич К. П. и др. Олигоорганосилоксаны. Свойства, получение, применение. / Под ред.М. В. Соболевского. М.: Химия, 1985. 162 с.
- Алексеев П.Г., Скороходов И. И., Поварнин П. И. Свойства кремнеорганических жидкостей: Справ. М.: Энергоатомиздат, 1997. — 328 с.
- Hendrik К. Kammler Sotiris Е. Pratsinis Scaling-up the Production of Nanosized SiC>2-particles in a Double Diffusion Flame Aerosol Reactor // Journal of Nanoparticle Research. 1999. -Vol. 1.-N4.-P. 467−477.
- Vyle L.R., Kipping F.S. Organic derivatives of silicon // XXXI Action of mercuric oxide on diarylchlorsilane // J.Chem.Soc. 1924. — P.981−991.
- Патент РФ 2 399 687 Способ извлечения серебра из концентрированных хлоридных растворов / Наторхин М. И. Заявлено 03.03.2009. Опубл. 29.09.2010. 4 с.
- Патент US 6 471 930 Silicon oxide particles / Kambe и др. Заявлено 06.12.2000. Опубл. 29.10.2002.-4 с.
- Патент US 6 749 823 Method for producing hydrophobic silica fine powder / Yasuaki Nozawa. Заявлено 30.09.2001. Опубл. 15.06.2004. 4 с.
- Бартон Д., Оллис У. Д. Общая органическая химия. Металлорганические соединения. М.: Химия, 1984. — Т.7. — С. 96−132.
- Brinker С. J., Scherer G. W. Sol-Gel Science. The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing // Materials & manufacturing processes. 1993. — Vol. 8. -N 3. — P. 391−392.
- Максимов А.И., Мошников В. А., Таиров Ю. М., Шилова О. А. Основы золь-гель технологии нанокомпозитов, СПб.: ООО «Техномедиа». Изд-во «Элмор», 2008. 225 с.
- Кондрашова Б., Васильева О., Валыдифер В., Астафьева С., Стрельников В. Получения мезопористого диоксида кремния с высокой удельной поверхностью // Журнал прикладной химии. 2009. — Т. 82. — N 1. — С. 3−7.
- Лукашин A.B. Создание функциональных нанокомпозитов на основе оксидных матриц с упорядоченной пористой структурой. Дисс.докт. хим. наук, Москва, 2009. 279 с.
- Афонина Г. А., Леонов В. Г., Попова О. Н. Влияние условий гидролиза тетраэтоксиислана на синтез форстерита // Стекло и керамика. 2008. — N 12. — С.27−30.
- Айлер Р.К. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982. — Т.½. — 712 с.
- Волков А. Н., Юрков Г. Ю., Овченков Е. А., Кокшаров Ю. А., Попков О. В., Ивичева С. Н., Матвеев В. В., Каргин Ю. Ф. Композит на основе микрогранул Si02 и наночастиц кобальта // Перспективные материалы. 2010. — N 4. — Р.56−60.
- Савченко Н.С. Синтез и исследование свойств конструкционных и функциональных материалов на основе оксида кремния. Дисс.канд.тех.наук, Томск, 2008. 127 с.
- Масалов В.М., Сухинина Н. С., Емельченко Г. А. Коллоидные частицы диоксида кремния для формирования опалоподобных структур // Физика твердого тела. 2011. — Т. 53. — N 6. — С.1072−1076.
- Stober W., Fink A., Bohn E.J. // J. Colloid Interface Sei. 1968- Vol. 26. — N 62. — P. 411 416.
- Bogush G.H., Tracy M.A., Zukoski C.F. // J. Non-Cryst. Solids. 1988. — Vol. 104. — N 95. — P.320−326.
- Kolbe. Das komplexchemiche Verhalten der Kieselsaure. Dissertation, Friedrich-Schiller Universitat, Jena. 1956. — P.369−375.
- Масалов В.M. Кинетика синтеза, механизм формирования и внутренняя структура коллоидных частиц диоксида кремния // Сборник трудов Всероссийской молодежной конференции «Опалоподобные структуры» 2012. — С.21−25.
- Седунов С.Г., Ступникова М. П., Демидов О. М., Тараскин К. А., Козырева A.B., Филатов Е. В. Разработка способа получения наноразмерных коллоидных систем на основе диоксида кремния // Молекулярные технологии. 2011. -N 5. — С.263−275.
- Motoaki Adachi, Shigeki Tsukui, Kikuo Okuyama Nanoparticle Formation Mechanism in CVD Reactor with Ionization of Source Vapor // Journal of Nanoparticle Research. 2003. — Vol. 5 (1−2).-P. 31−37.
- Румак H.B. Компоненты МОП-интегральных микросхем / Н. В. Румак- Академия наук Белорусской ССР (АН БССР), Физико-технический институт (ФТИ) — под ред. А. П. Достанко. -Минск: Наука и техника, 1991. 311 с.
- Патент DE 1 031 297 Process for preparing finely dispersed silicon dioxide / Troicky V.N. Заявлено 20.04.1989, опубл. 28. 02.1991. 8 с.
- Сазонов Р.В., Холодная Г. Е., Пономарев Д. В., Кайканов М. И. Импульсный плазмохимический синтез ультрадисперсного диоксида кремния из металлоорганического прекурсора // Изв.вузов. Физика 6/2. -2012. Т.55 — С. 72−76.
- Сазонов Р.В., Холодная Г. Е., Пономарев Д. В., Ремнев Г. Е. Импульсный плазмохимический синтез наноразмерного диоксида кремния из металлоорганического прекурсора тетраэтоксисилана // Изв.вузов. Физика 10/3. — 2012 — Т.55. — С.361−364.
- Диденко А.Н., Григорьев В. П., Усов Ю. П. Мощные электронные пучки и их применение. М., Атомиздат, 1977. — 280 с.
- Ремнев Г. Е., Фурман Э. Г., Пушкарев А. И., Карпузов С. Б., Кондратьев H.A., Гончаров Д. В. Импульсный сильноточный ускоритель с согласующим трансформатором // Приборы и техника эксперимента. Томск: Изд-во ТПУ. — 2004. -N 3. — С.130−134.
- Исакова Ю.И., Вахрушев Д. В., Холодная Г. Е. Тепловизионная диагностика параметров мощных ионных пучков // XVII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии». 2011. — Т. 1- С. 192 -193.
- Pushkarev A., Kholodnaya G., Sazonov R., Ponomarev D. Thermal imaging diagnostics of high-current electron beams // Review of scientific instruments. 2012. — Vol. 83. Issue 7, Article ID 73 309.
- Pushkarev A. I., Sazonov R. V., Bull. Tomsk Polytech. Univ. 2007. — Vol. 311(2). -P. 47−50.
- Voisin L., Bicrel В., Desanlis T., Galtie A., Hebert D., Lasserre J. P., Loreau Y., Serrand A., Noel C., Pierret O. // The 3rd Euro-Asian Pulsed Power Conference /18th International Conference on High-Power Particle Beams. 2010. — P. 225−226.
- Кольчужкин A. M, Учайкин B.B. Введение в теорию прохождения частиц через вещество. М.: Атомиздат. 1978. — 256 с.
- Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Основные положения. Экспериментальная техника и методы. М.: Наука, 1985. — 375 с.
- Беспалов В.И. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: учебное пособие / В. И. Беспалов 3-е изд., испр. — Томск: Изд-во ТПУ, 2007 — 368 с.
- Кондратьев H.A. Транспортировка сильноточных релятивистских электронных пучков в плотных средах //Дис. .докт.физ.-мат.наук. Томск, 2005. 240 с.
- Блохин М.А., Швейцер И. Г. Рентгеноспектральный справочник. М.: Наука, 1982.376 с.
- Горшков B.C., Савельев В. Г., Федоров Н. Ф. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. М.: Высш. шк., 1988. — 400 с.
- Тихонов В.А. Практикум по химии кремния и физической химии силикатов. Львов: ЛГУ, 1965.-292 с.
- Куколев Г. В. Химия кремния и физическая химия силикатов. М.: Изд-во по строительству, 1966. -463 с.
- Пущаровский Д.Ю., Урусов B.C. Структурные типы минералов. М., 1990. 602 с.
- Chun H., Yizhong W., Hongxiao T. Preparation and characterization of surface bond-conjugated TIO2/SIO2 and photocatalysis for azodyes // Applied Catalysis B: Environmental. 2001. -Vol. 30.-P. 277−285.
- A.H. Матвеев. Атомная физика. M.: Высшая школа, 1989. -439 с.
- К А.Смит. Прикладная ИК спектроскопия. М.: Мир, 1982. 328 с.
- Петров Р.В., Хаитов P.M. Искусственные антигены и вакцины. М.: Медицина, 1988. -288 с.