Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти
«Пермський національний дослідницький політехнічний університет»
Механіко-технологічний факультет
Курсова робота по темі:
Синтез наноматеріалів із застосуванням нанореакторов
Перм +2013
Зміст
Введення
. Методи отримання наноматеріалів
. Синтез наночастинок в аморфних матрицях
. Синтез наночасток в упорядкованих матрицях
. 1 Отримання наночасток в нульмерние нанореакторах
. 2 Отримання наночасток в одновимірних нанореакторах
. 2.1 Цеоліт структурного типу MF1
. 2.2 мезопористого молекулярні сита
. 2.3 Використання мезопористого SiO, для синтезу нанокомпозитів
. 2.4 мезопористого алюмосилікати
. 3 Отримання наночасток в двовимірних нанореакторах
. 3.1 Шаруваті подвійні гідроксиди
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Нанореактор (англ. nano-reactor) - реактор для здійснення хімічних реакцій в обмеженому обсязі, розмір якого не перевищує 100 нм хоча б по одному з вимірів і обмежений фізично розмірами елементів впорядкованої структури [1].
Основне завдання, яке вирішується при використанні нанореакторов, - запобігання злиття і зростання твердих частинок при синтезі і, в ряді випадків, подальшій термообробці синтезованих матеріалів. В якості нанореакторов зазвичай виступають пори природного або штучного матеріалу, інертного по відношенню до використовуваних реагентів і продуктам реакції. При синтезі нанооб'єктів пори інертною матриці заповнюються одним з реагентів, після чого він приводиться в контакт з другим реагентом, зазвичай в рідкому або газоподібному формі, ініціатором (у разі полімеризації), або піддається впливу електричного струму (при електрохімічному синтезі). Регулювання розмірів пор при створенні штучного пористого матеріалу або вибір природного пористого матеріалу з вузьким розподілом пор за розмірами в необхідному діапазоні дозволяє керувати розміром синтезованих частинок. Нанореактори можуть використовуватися як для отримання нанокомпозитів синтезованого матеріалу з матеріалом інертною матриці, так і для одержання ізольованих нанооб'єктів, для чого матеріал матриці піддається селективного розчиненню [2]. Як природних нанореакторов часто використовуються цеоліти і шаруваті подвійні гідроксиди, в якості штучних - штучні цеоліти і пористі мембрани на основі оксидів металів, створені електрохімічним методом.
До нанореакторам відносять нанорозмірні порожнини, у ряді випадків нанопори в різних матрицях, які можуть бути використані в якості нанореакторов для отримання бажаних нанопродуктів. Основне призначення нанореакторов сприяти формуванню «перехідного стану» або активованого комплексу, перетвориться в нанопродукт практично без витрат на енергію активації. У цьому випадку основний вплив на хід і напрямок процесу надає ентропійний член рівняння Арреніуса, пов'язаний зі статистичними сумами або з активністю стінок нанореактора і беруть участь у процесі компонентів.
Створення активних і недорогих наноструктур, здатних істотно змінювати властивості матеріалів, є актуальною проблемою. Найбільш перспективним методом отримання таких наноструктур є синтез в нанореакторах полімерних матриць.
Перевагами даного методу є низькі енергетичні витрати, необхідні для запуску реакцій в нанореакторах полімерної матриці, простота використовуваного обладнання, можливість організації замкнутого, екологічно чистого виробництва.
Сучасні методи отримання енергії часто пов'язані з забрудненнями навколишнього середовища побічними продуктами і супроводжуються надмірним виділенням тепла. Використання нанопродуктів, що містять метал, відкриває перспективи розвитку альтернативної енергетики в напрямку застосування їх в якості акумуляторів водню або в якості нанорозмірних хімічних джерел електричного струму.
Потреби розвитку екологічно чистих виробництв відкривають широкі перспективи застосування нанореакторов в хімії і в металургії. Однак реалізувати спрямовані синтези в нанореакторах важко без попереднього математичного моделювання, прогнозирующего поведінку хімічних частинок і їх перетворення в нанореакторах.
