Индукционная потоковая левитация как новый подход к синтезу наноразмерного карбида титана

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Наночастицы карбида титана TiC размером менее 16 нм, получены в одну стадию из объемных образцов методом индукционной потоковой левитации (ИПЛ). Этот метод обладает рядом преимуществ: высокая производительность (до 100 г/ч наночастиц), контроль размера в широком диапазоне (от 0.5 до 500 нм) и бесконтактный нагрев (до 2500°C). Кроме того, он соответствует принципам “зеленой химии”. Метод относится к газофазным технологиям, где металл нагревается высокочастотным электромагнитным полем, находясь при этом в состоянии левитации. Полученные наночастицы карбида титана охарактеризованы различными физико-химическими методами: просвечивающей электронной микроскопией, сканирующей электронной микроскопией, рентгеновской дифракцией, методом низкотемпературной адсорбции азота и динамическим рассеянием света. Исследования показали, что метод ИПЛ является одним из наиболее перспективных способов получения наночастиц, обеспечивает высокую степень чистоты и дисперсности продукции в одну стадию синтеза.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. С. Докин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Author for correspondence.
Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. Н. Марков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. А. Капинос

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

П. П. Грачев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Емельянов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

З. А. Маркин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Поплавский

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

К. А. Чередниченко

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И. М. Губкина

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, Ленинский пр., 65, корп. 1, Москва, 119991

А. Н. Петухов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

А. В. Воротынцев

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: e-dokin@yandex.ru
Russian Federation, пр. Гагарина, 23, корп. 5, Нижний Новгород, 603950

References

  1. De М., Ghosh P.S., Rotello V.M. Applications of Nanoparticles in Biology // Adv. Mater. 2008. V. 20. № 22. P. 4225–4241. https://doi.org/10.1002/adma.200703183
  2. Klębowski B., Depciuch J., Parlińska-Wojtan M., Baran J. Applications of Noble Metal-Based Nanoparticles in Medicine // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. № 12. P. 4031. https://doi.org/10.3390/ijms19124031
  3. Sircar A., Rayavarapu K., Bist N., Yadav K., Singh S. Applications of Nanoparticles in Enhanced Oil Recovery // Pet. Res. 2022. V. 7. № 1. P. 77–90. https://doi.org/10.1016/j.ptlrs.2021.08.004
  4. Shahidi S. Magnetic Nanoparticles Application in the Textile Industry — A Review // J. Ind. Text. 2021. V. 50. № 7. P. 970–989. https://doi.org/10.1177/1528083719851852
  5. Ashwin Sidharth N., Mani Rahulan K., Angeline Little Flower N. Polymer Nanoparticle Hybrid Membrane for Fuel Cell Application // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2022. V. 1219. № 1. P. 1219. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1219/1/012042
  6. Amalraj S., Michael P.A. Synthesis and Characterization of Al2O3 and CuO Nanoparticles into Nanofluids for Solar Panel Applications // Results Phys. 2019. V. 15. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102797
  7. Khodashenas B., Ghorbani H.R. Synthesis of Silver Nanoparticles with Different Shapes // Arab. J. Chem. 2019. V. 12. № 8. P. 1823–1838. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.12.014
  8. Ebadi M., Bullo S., Buskaran K., Hussein M.Z., Fakurazi S., Pastorin G. Dual‐functional Iron Oxide Nanoparticles Coated with Polyvinyl Alcohol/5‐Fluorouracil/Zinc‐Aluminium‐Layered Double Hydroxide for a Simultaneous Drug and Target Delivery System // Polymers (Basel). 2021. V. 13. № 6. P. 855. https://doi.org/10.3390/polym13060855
  9. Ahmad F., Mounir Salem-Bekhit M., Khan F. et al. Unique Properties of Surface-Functionalized Nanoparticles for Bio-Application: Functionalization Mechanisms and Importance in Application // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 8. P. 1333. https://doi.org/10.3390/nano12081333
  10. Han L., Wang M., Sun H. et al. Porous Titanium Scaffolds with Self-Assembled Micro/Nano-Hierarchical Structure for Dual Functions of Bone Regeneration and Anti-Infection // J. Biomed Mater. Res. 2017. V. 105. № 12. P. 3482–3492. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36178
  11. Sha X., Xiao N., Guan Y., Yi X. A First-Principles Investigation on Mechanical and Metallic Properties of Titanium Carbides Under Pressure // J. Mater. Sci. Technol. 2018. V. 34. № 10. P. 1953–1958. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.02.012
  12. Krutskii Y.L., Gudyma T.S., Kuchumova I.D., Khabirov R.R., Antropova K.A. Carbides of Transition Metals: Properties, Application and Production. Review. Part 1. Titanium and Vanadium Carbides // Izv. Ferrous Metallurgy. 2022. V. 65. № 5. P. 305–322. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-5-305-322
  13. Xie Z., Deng Y., Yang Y. et al. Preparation of Nano-Sized Titanium Carbide Particles Via a Vacuum Carbothermal Reduction Approach Coupled with Purification Under Hydrogen/Argon Mixed Gas // RSC Adv. 2017. V. 7. № 15. P. 9037–9044. https://doi.org/10.1039/c6ra28264d
  14. Galevsky G.V., Rudneva V.V., Garbuzova A.K., Valuev D.V. Titanium Carbide: Nanotechnology, Properties, Application // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2015. P. 1–6. https://doi.org/10.1088/1757-899X/91/1/012017
  15. Warner T.E., Clausen A.K., Poulsen M.G. Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Titanium Carbide: an Educational Module Using a Wooden Block Reactor // Int. J. Self-Propag. High-Temp Synth. 2019. V. 28. № 1. P. 56–63. https://doi.org/10.3103/S106138621901014X
  16. Markov A.N., Vorotyntsev A.V., Kapinos A.A. et al. Direct Synthesis of Al, Mg, Ni, and Ti Nanoparticles by Induction Flow Levitation Technique // ACS Sustain Chem. Eng. 2022. V. 10. № 24. P. 7929–7941. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c00940

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. SEM image of titanium carbide PM (a) and particle size distribution (b).

Download (453KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. TEM image of titanium carbide PM (a) and particle size distribution (b).

Download (436KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. X-ray diffraction pattern of synthesised titanium carbide NAs.

Download (92KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of TiC LFs obtained by DRS method: a - by number of particles, b - by particle intensity.

Download (178KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Adsorption-desorption isotherm of the obtained TiC NAs (N2, 77 K).

Download (75KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».