Введение
ГЛАВА 1. Краткий обзор методов получения и стабилизации металлсодержащих нано-частиц 9
1.1. Общие положения о наноразмерных частицах 9
1.1.1. Свойства нано-частиц 10
1.1.2. Взаимодействие со средой. 11
1.1.3. Размеры 12
1.1.4. Форма нано-частиц 14
1.1.5. Строение нано-частиц 14
1.1.6. Электронное строение нано-частиц 14
1.1.7. Фазовое состояние нано-частиц 15
1.1.8. Агломерация нано-частиц 15
1.2. Методы получения металлсодержащих нано-частиц 16
1.2.1.Физические методы 17
1.2.1.1.Метод молекулярных пучков 17
1.2.1.2.Сверхзвуковое истечение газов из сопла 18
1.2.1.3. Ионная бомбардировка 20
1.2.1.4. Ударные волны 21
1.2.1.5. Аэрозольный метод 22
1.2.1.6. Вакуумное испарение 22
1.2.1.7.Катодное распыление 23
1.2.1.8. Низкотемпературная плазма 24
1.2.2. Получение НРЧ диспергированием 25
1.2.2.1. Способы и аппараты механического диспергирования 25
1.2.2.2. Ультразвуковое диспергирование металлов 26
1.2.3. Химические методы получения 27
1.2.3.1. Синтез НРЧ в реакциях восстановления 28
1.2.3.1.1. Восстановление водородом и газообразными водородсодержащими соединениями 28
1.2.3.1.2. Химическое восстановление в жидких средах 28
1.2.3.1.2.1. Восстановление металлов азото водо родными соединениями и гипофосфитом 30
1.2.3.1.2.2. Восстановление металлов органическими соединениями 30
1.2.3.2.5. Получение НРЧ в реакциях, стимулированных высокоэнергетическим излучением 30
1.2.3.2.1. Фотохимическое восстановление 31
1.2.3.2.1.1. Фотохимическое восстановление в растворах 31
1.2.3.2.1.2. Фотохимическое восстановление в твердой фазе 32
1.2.3.3. Радиационно-химические методы восстановления 32
1.2.3.3.1. у-Радиолиз в жидкой среде. 32
1.2.3.3.2. Облучение потоком быстрых электронов. 33
1.2.3.4. Криохимический синтез 33
1.2.3.5. Электрохимические методы получения НРЧ 34
1.2.3.6. Реакции термического распада 34
1.2.3.6.1. Термолиз в газовой фазе 35
1.2.3.6.2. Термическое разложение в растворах 37
1.2.3.6.3. Твердофазный термолиз металлоорганических прекурсоров 37
ГЛАВА 2. Матрицы, используемые для стабилизации нано-частиц 40
2.1. Устойчивость растворов НРЧ 40
2.2. Матричная изоляция 42
2.3. Условия и механизм стабилизации НРЧ полимерами 43
2.4. Неорганические полимеры 50
2.4.1. Цеолиты 50
2.4.2. Графит 51
2.4.3. Сульфиды металлов 52
2.4.4. Нано-частицы в предкерамических полимерах 52
2.5. Матрицы органических полимеров 54
2.6. Методы введения нано-частиц в полимеры 55 Постановка задачи исследования 56
ГЛАВА 3. Разработка метода введения нано-частиц в полиэтиленовую матрицу 57
3.1. Методика приготовления материалов, содержащих нано-частицы 57
3.2. Типовая методика получения порошка полимерного материала, содержащего нано-частицы 58
3.3. Получение медьсодержащих нано-частиц 63
3.4. Нано-частицы оксида железа Fe203 в полиэтиленовой матрице 63
3.5. Получение нано-частиц железа из Fe(CO)5 65
3.6. Получение кобальтсодержащих нано-частиц в ПЭВД 66
3.7. Получение гетерометаллических нано-частиц в полиэтилене 66
3.8. Приготовление материалов, содержащих нано-частицы 68
3.9. Термическая устойчивость полученных композитов 68
3.10. Измерения индекса расплава композиционных материалов 70
3.11. Набухание композиционных материалов, содержащих нано-частицы металлов 71
3.12. Исследования ядерного магнитного резонанса материалов 73
ГЛАВА 4. Исследование состава и строения нано-частиц. комплекс физико-химических методов, используемых для характеризации наноматериалов 76
4.1. Нано-частицы меди в полиэтилене 76
4.1.1. Рентгенофазовый анализ 76
4.1.2. Микроскопия высокого разрешения 77
4.1.3. EXAFS-спектроскопия 77
4.1.4. Устойчивость к окислению 83
4.2. Нано-частицы Fe203 в полиэтилене 84
4.2.1. Рентгенофазовый анализ 84
4.2.2. Микроскопия высокого разрешения 84
4.2.3. EXAFS-спектроскопия 87
4.2.4. Мессбауэровская спектроскопия 90
4.3. Образцы, полученные разложением Fe(CO)5 в полиэтилене 93
4.3.1. Элементный анализ материалов 93
4.3.1.1. Анализ на содержание металлов 93
4.3.1.2. Анализ органической части металлсодержащих полимеров 93
4.3.2. Инфракрасная спектроскопия 93
4.3.3. Определение размеров металлических частиц 94
4.3.4. Рентгенофазовый анализ 96
4.3.5. Мессбауэровская спектроскопия 96
4.4. Нано-частицы кобальта в полиэтиленовой матрице 106
4.4.1. Рентгенофазовый анализ 106
4.4.2. Микроскопия высокого разрешения 108
4.4.3. EXAFS-спектроскопия 108
ГЛАВА 5. Реакционная способность нано-частиц 113
5.1. Взаимодействие со средой 114
5.2. Взаимодействие нано-частиц с полимерными матрицами 116
5.3. Устойчивость материалов к действию кислот и окислителей 118
5.4. Каталитическая активность Fe-coдержащих нано-частиц в полиэтиленовой матрице 121
5.4.1. Изомеризация дихлорбутенов 123
5.4.2. Взаимодействие оксидов железа с хлоролефинами 128
5.4.3. Алкилирование бензола хлоролефинами 132
ГЛАВА 6. Особенности магнетизма металлсодержащих нано-частиц в полиэтиленовой матрице 138
6.1. Однодоменные магнитные нано-частицы (Литературный обзор) 138
6.1.1. Роль поверхности нано-частиц в формировании их магнитных свойств 143
6.1.2. Эффекты межчастичных взаимодействий 145
6.2. Магнитные свойства нано-частиц Со, Fe и Fe203 в полиэтиленовой матрице 147
Заключение 161
Выводы 163
Список литературы 165
