3D-нанореакторов, 2D-нанореактори зазвичай використовуються для отримання плоских (умовно-двовимірних) наночастинок матричної фази, у тому числі графена, шляхом інтеркаляції реагентів в межслоевое простір і подальшої термічної або хімічної обробки матеріалу, що приводить до збільшення обсягу інтеркальованого реагенту, ексфоліації і расслаиванию матриці [5].
В якості двовимірних нанореакторов найдоцільніше використовувати шаруваті структури з перемінним розміром структурних порожнин. У таких з'єднаннях шари пов'язані між собою слабкими ван-дер-ваальсовими силами, що дозволяє легко змінювати розмір межслоевой простору. Крім того, шарувата структура дозволяє значно прискорити дифузію газів у межслоевом просторі і тим самим полегшити хімічну модифікацію шаруватих з'єднань.
Опубліковано кілька десятків робіт, присвячених синтезу нанокомпозитів з використанням шаруватих матриць. Найбільш широко застосовуються з'єднання з негативно зарядженими шарами і катіонами в межслоевом просторі - алюмосилікати. Однак такі сполуки, як правило, нестехіометричних, сильно гідратованих і мають зшивання між шарами, що істотно ускладнює синтез наноматеріалів з їх використанням та негативно позначається на відтворюваності результатів. Природно, все це перешкоджає систематичного вивчення механізмів формування наноструктур в шаруватої матриці.
. 3.1 Шаруваті подвійні гідроксиди
Найбільш поширеними двовимірними нанореакторамі є шаруваті подвійні гідроксіди (СДГ) складу M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 [X n- x/n · mн 2 0] (X - аніон ). До теперішнього часу отримані з'єднання з М 2+=Mg 2+, Zn 2+, Fe 2+, Со 2+, Ni 2 +, Cu 2+, Cd 2 +, Sn 2 +, Mn 2+, Pd 2+, Pt 2+ і M 3 +=Al 3+, Fe 3 +, Cr 3+, Mn 3 +, Ga 3+, In 3+, Bi 3 +, Y 3+, La 3+, V 3+, Rh 3 +, Ir 3+, Ru 3+ (див. роботи). Як правило, радіуси катіонів М 2+ і М 3+, беруть участь у формуванні шаруватої структури, не повинні відрізнятися більше, ніж у півтора рази. В якості аніону X - може виступати практично будь аніон або аніонний комплекс. Структура СДГ являє собою систему з позитивно заряджених гідроксідних шарів [М 2+ 1-x М 3+ x (ОН) 2] x + і аніонів, що знаходяться в межслоевом просторі (рис. 11). Крім аніонів в межслоевом просторі часто присутні лабільні молекули води. Структура СДГ в цілому стабільна за рахунок електростатичної взаємодії між позитивно зарядженими гідроксидні шарами і межслоевой аніонами, несучими негативний заряд.
Рис. 11. Структура шаруватих подвійних гідроксидів
Висновок
У цій роботі мною були розглянуті способи синтезу наночастинок в нанореакторах (синтез наночастинок в аморфних матрицях і синтез наночастинок в упорядкованих матрицях). Були порушені перспективність і актуальність даного методу, а також області застосування нанореакторов (які досить великі), основне призначення нанореакторов, яке полягає в тому, щоб сприяти формуванню «перехідного стану» або активованого комплексу, перетвориться в нанопродукт практично без витрат на енергію активації. Вивчивши безліч статей і публікацій, я прийшла до висновку, що нанореактори можуть використовуватися, як для отримання нанокомпозитів синтезованого матеріалу з матеріалом інертною матриці, так і для одержання ізольованих нанооб'єктів.
У процесі роботи над даним курсовим проектом мною були засвоєні переваги синтезу наночастинок в нанореакторах, це створення активних і недорогих наноструктур, здатних істотно змінювати властивості матеріалів, при низьких енергетичних витратах, необхідних для запуску реакцій в нанореакторах полімерної матриці, простоті використовуваного обладнання, і можливості організації замкнутого, екологічно чистого виробництва. У свою чергу, потреби розвитку екологічно чистих виробництв відкривають широкі перспективи застосування нанореакторов в хімії і в металургії.
На закінчення хотілося б відзначити, що використання нанореакторов відкриває широкі можливості для дизайну функціональних наноматеріалів із заданими фізико-хімічними характеристиками, які можуть знайти застосування в самих різних галузях науки і технології (наприклад, в магнітних пристроях зберігання інформації , електронних пристроях, сенсорах, каталізаторах, мембранних матеріалах і т.д.). Твердотільна матриця дозволяє уникнути агрегації наночастинок і захистити їх від зовнішніх впливів, що істотно полегшує практичне застосування таких матеріалів.
Список використаних джерел
1. Лукашин А.В. Створення функціональних нанокомпозитів на основі оксидних матриць з упорядкованою пористою структурою .// Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук. 2009.
. Лукашин А.В., Калінін С.В., Никифоров М.П., ??Привалов В.І., Єлісєєв А.А., Вертегел А.А., Третьяков Ю.Д. Вплив умо...
