Гидротермальный способ получения диоксида титана

Метод гидротермального синтеза основан на способности воды и водных растворов растворять при высоких температуре (до 500 градусов Цельсия) и давлении от 10 до 300 МПа вещества, практически нерастворимые в обычных условиях — некоторые оксиды, силикаты, сульфиды. Основными параметрами гидротермального синтеза, определяющими как кинетику протекающих процессов, так и свойства образующихся продуктов, являются начальное значение pH среды, продолжительность и температура синтеза, величина давления в системе. Синтез осуществляется в автоклавах, представляющих собой герметичные стальные цилиндры, способные выдерживать высокие температуры и давление в течение длительного времени.

Диоксид титана - Гранд Каньон наномира Гидротермальный способ получения диоксида титана

Структура диоксида титана, полученного с помощью метода гидротермального синтеза. Ширина трещины "Гранд Каньона" составляет около 10 микрон, а глубина достигает 150 микрон и более. Подобные размеры поистине огромны по сравнению с объектами наномира.
Материал состоит из тончайших нитей диоксида титана, и обладает развитой поверхностью, что позволяет использовать его как фотокатализатор.

Нанокристаллический диоксид титана, полученный гидротермальным способом.

 

Для получения порошка диоксида титана обычно используются либо реакции высокотемпературного гидролиза различных соединений непосредственно в автоклаве, либо гидротермальная обработка продуктов реакций при комнатной температуре — при этом используется резкое увеличение скорости кристаллизации многих аморфных фаз в гидротермальных условиях. В первом случае в автоклав загружается водный раствор солей-прекурсоров, во втором — суспензия продуктов реакции в растворе, проведенной при обычных условиях. Необходимость в использовании специальной оснастки и наличие градиента температуры при этом обычно отсутствует.

Преимуществами метода гидротермального синтеза являются возможность синтеза кристаллов веществ, нестабильных вблизи температуры плавления, возможность синтеза крупных кристаллов высокого качества. В качестве недостатков стоит отметить дороговизну оборудования и невозможность наблюдения за кристаллами в процессе роста.

Проведение гидротермального синтеза возможно как при температуре и давлении ниже критической точки для данного растворителя, выше которой исчезают различия между жидкостью и паром, так и в сверхкритических условиях. Растворимость многих оксидов в гидротермальных растворах солей значительно выше, чем в чистой воде; соответствующие соли получили название минерализаторов. Существует также родственная гидротермальному группа сольвотермальных методов синтеза, основанная на использовании органических растворителей и сверхкритического CO2.

Существенному расширению возможностей гидротермального метода способствует применение дополнительных внешних воздействий на реакционную среду в процессе синтеза. В настоящее время подобный подход реализован в гидротермально-микроволновом, гидротермально-ультразвуковом, гидротермальноэлектрохимическом и гидротермально-механохимическом методах синтеза.

Одним из наноматериалов, используемых в современных очистителях воздуха и производимых гидротермальным методом, является синтетический диоксид титана. Необходимым условием его получения является присутствие в растворе некоторых поверхностно-активных веществ (ПАВ), активно влияющих на морфологическую эволюцию оксидных соединений в гидротермальных растворах. Выбор условий синтеза и типа ПАВ позволяет целенаправленно получать пористые наноматериалы с заданным размером пор, регулируемым в достаточно широких пределах.

Просмотров: 6340

Дата: Четверг, 28 Июля 2011



Новые статьи
Чем пахнет новый автомобиль?
Аромат новенького авто на самом деле совсем не полезен для человека. Любой элемент салона автомобиля, изготовленный из синтетических веществ, выделяет летучие органические ...
Открытое офисное пространство - мода и разочарование
Шумные открытые офисные пространства "open space" уже стали привычной рабочей средой, но теперь компании начали пересматривать свое отношение к ним. Результаты многих ...
Откуда взялись извилины в нашем мозге
Лишь треть коры нашего головного мозга видна при взгляде снаружи, остальные две трети «спрятаны» в борозды. Зачем нашему мозгу быть похожим на грецкий орех, как он ...
Ваш враг - автомобиль!
ЗНАКОМАЯ КАРТИНА? Под окном стоит такое чудо техники и дымит в ваше окно: Или, сосед который час прогревает свою древнюю "копейку". Или... рядом - автотрасса, шоссе, ...
Журнал "Кто есть кто в медицине" о создателях Аэролайф
Антон Першин: «Наши системы позволяют комплексно очищать и обеззараживать воздух, что особенно важно в медицинских учреждениях» №7(78), 2015 год  Анна Милова ...

OZON Studio © 2001-2020