Спосіб одержання колоїдних розчинів наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів і іонів металів

1. Спосіб одержання колоїдних розчинів наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів і іонів металів, що заснований на диспергуванні електродів і металевих гранул імпульсами електричного струму у воді, гидратуванні наночастинок і іонів шляхом формування навколо них наногідратних оболонок, що складаються з молекул води, який відрізняється тим, що при диспергуванні металевих гранул через воду додатково пропускають повітря або кисень, або озон і підтримують приблизно постійну температуру води. 2. Спосіб одержання колоїдних розчинів наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів 3 38390 утворюється при електролізі, у водний розчин солей металу додають солі амонію і/або мурашиної кислоти. Електроліз здійснюється у ванній, що має два шари - водний й масляний, границя розділу між якими підтримується на постійному рівні. Катод з осадом, що виділився на ньому, періодично переноситься з водного шару розчину в масляний органічний шар, де пухкий порошкоподібний осад металу змивається з електроду і диспергується. Недоліком способу є низька продуктивність. Відомий спосіб одержання колоїдних розчинів металів електричним методом - шляхом електрохімічного диспергування металу електродів - анода й катода при зміні швидкості процесу розчинення металу в умовах циклічної зміни полярності електродів кожні 10сек., при зниженні напруги з 1,8 до 0,2В, при використанні водного розчину органічної сполуки з концентрацією 0,1-100ммоль у літрі. При цьому метали вибирають із групи, що складається з Ag, Au, Co, Fe, Ni [Патент Росії №2238140. Спосіб одержання колоїдних розчинів металів. МПК7 B01J13/00. Опубл. 20.10.2004]. Недоліком способу є низька продуктивність, обумовлена дуже низькою потужністю електричного стр уму, що протікає через метал. Відомий спосіб одержання колоїдних розчинів металів, заснований на пропусканні електричного струму через металеві електроди й металеві гранули, у якому наночастинки одержують електричними вибухами ділянок поверхні металевих електродів і металевих гранул, що перебувають в електричному колі, шляхом впливу на них імпульсним електричним струмом з амплітудою імпульсів більше 1000А и тривалістю менш 100мкс і охолодженням продуктів вибухів у воді, при цьому температуру води встановлюють у межах 0-4°С. [Патент України №23564. Спосіб отримання колоїдних розчинів металів. МПК (2006) B01J13/00. Опубл. 25.05.2007, бюл. №7]. Недоліком способу є вузька область застосування отриманих розчинів, обумовлена відсутністю в складі розчину оксидів і гідроксидів металів. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб одержання колоїдних розчинів наночастинок металів, заснований на диспергуванні металевих гранул імпульсами електричного струму у воді, у якому одержують наночастинки металів сферичної форми шляхом охолодження розплавлених нанокрапель у воді, при цьому електризують електричного струму у воді, у якому одержують наночастинки металів сферичної форми шляхом охолодження розплавлених нанокрапель у воді, при цьому електризують розплавлені металеві нанокрапли і диполі води в полі електричних розрядів до утворення хелатних комплексів, що складаються із заряджених наночастинок і оболонок, утворених диполями води [Патент України №26608. Спосіб отримання колоїдних розчинів наночастинок металів. МПК (2006) B01J13/00. Опубл. 25.09.2007, бюл. №15]. Недоліком способу є малий вміст у складі розчину оксидів, гідроксидів, іонів металів, що звужує область застосування отриманих даним способом розчинів. 4 В основу корисної моделі поставлена завдання підвищення продуктивності способу в напрямку підвищення вмісту в розчині оксидів, гідроксидів, іонів металів, а також розширення області застосування отриманих розчинів. Запропонований, як і відомий спосіб одержання колоїдних розчинів наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів і іонів металів заснований на диспергуванні електродів і металевих гранул імпульсами електричного струму у воді, гідратуванні наночастинок і іонів шляхом формування навколо них наногідратних оболонок, що складаються з молекул води, і, відповідно до цієї пропозиції, при диспергуванні металевих гранул через воду додатково пропускають повітря, або кисень, або озон і підтримують приблизно постійну температуру води. При цьому температуру води підтримують у діапазоні 0-8°С переважно близько 4°С, або в діапазоні 20-60°С переважно близько 40°С, або в діапазоні 60-98°С переважно близько 98°С, а також вводять кислоту або лугу із концентрацією 0,0001-1000мг/л. При диспергуванні металевих гранул через воду додатково пропускають повітря, або кисень, або озон. Це збільшує продуктивність способу в напрямку підвищення вмісту в розчині оксидів, гідроксидів, іонів металів. Це також розширює область застосування колоїдного розчину, оскільки оксиди металів, гідроксиди металів і іони металів мають різний механізм дії і різну спрямованість біологічної й хімічної дії. При диспергуванні металевих гранул підтримують приблизно постійну температуру води. Це дозволяє цілеспрямовано одержувати або перевагу в розчині наночастинок металів, або перевагу в розчині наночастинок оксидів металів, або перевагу в розчині наночастинок гідроксидів металів залежно від призначення розчину. Температуру води при диспергуванні підтримують у діапазоні 0-8°С переважно близько 4°С. Це дозволяє цілеспрямовано одержувати перевагу в розчині наночастинок металів. Температуру води при диспергуванні підтримують у діапазоні 20-60°С переважно близько 40°С. Це дозволяє цілеспрямовано одержувати перевагу в розчині наночастинок оксидів металів. Температуру води при диспергуванні підтримують у діапазоні 60-98°С переважно близько 98°С. Це дозволяє цілеспрямовано одержувати перевагу в розчині наночастинок гідроксидів металів. У колоїдний розчин вводять кислоту або лугу з концентрацією 0,0001-1000мг/л. Це дозволяє цілеспрямовано одержувати перевагу в розчині іонів металів. При концентрації кислоти або лугу менше нижньої межі в розчині утвориться незначна кількість іонів металів. Вміст кислоти або лугу вище верхнього недоцільний оскільки концентрація наночастинок металів зазвичай не перевищує 1000мг/л. Колоїдний розчин наночастинок металів, оксидів металів, гідроксидів металів і іонів металів одержують диспергуванням електродів і металевих гранул, що перебувають у воді [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб еро 5 38390 зійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл. 25.05.2007. Бюл. №7]. При проходженні через ланцюжки електропровідних гранул імпульсів електричного струму в точках контактів гранул одна з одною виникають іскрові розряди, у яких здійснюється вибухоподібне диспергування матеріалу. У каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні гранул у зонах іскрових розрядів плавляться й вибухоподібно руйнуються на дрібні наночастинки й пару. Розплавлені нанокраплі металу, знаходячись у вільному польоті, набувають сферичної форми. Продукти руйнування охолоджуються у воді. У воді накопичуються частинки у зваженому стані, утворюючи колоїдний розчин наночастинок. При пропусканні через воду повітря, кисню або озону здійснюється окислювання наночастинок із утворенням наночастинок оксиду металу й наночастинок гідроксиду металу. У колоїдний розчин додають кислоту або лугу із концентрацією 0,00011000мг/л. Це дозволяє одержати необхідну концентрацію іонів металу в розчині. Для регулювання концентрації наночастинок металу, наночастинок оксиду й гідроксиду диспергування проводять при різній температурі води. При низькій температурі, приблизно 4°С, у розчині переважають наночастинки металу. При температурі, приблизно 40°С, у розчині переважають наночастинки оксиду металу. При температурі в діапазоні 60-98°С у розчині переважають наночастинки гідроксиду металу. При диспергуванні гранул виникають свіжоутворені поверхні, які володіють властивістю випус Комп’ютерна в ерстка С.Литв иненко 6 кати потік електронів [див. Открытие №290 от 7 июня 1986г. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. Физико-технические науки. Издво МГУ. 1988, с.372-374]. Емісія електронів є результатом високої густини зарядів свіжоутворених поверхонь. При розділенні поверхонь під час руйнування матеріалу гранул здійснюється розділення різнойменних зарядів, що призводить до утворення в областях розривів речовини електричного поля напруженістю до 107В/см. Таке електричне поле вириває електрони з поверхні матеріалу. Це фізичне явище призводять до того, що наночастинки, знаходячись в потоках електронів набувають поверхневий електричний заряд. Оскільки молекули води являють собою диполі, то вони за рахунок електростатичного поля обволікають електрично заряджені наночастинки, утворюючи наногідратні оболонки. Наночастинки гідратовані шляхом формування навколо наночастинок наногідратних оболонок, що складаються з молекул води. За рахунок того, що через воду додатково пропускають повітря, або кисень, або озон і підтримують приблизно постійну температуру води в розчині утворюються наночастинки металів, оксидів металів, гідроксидів металів і іонів металів, а за рахунок гідратування наночастинок металу, оксиду металу, гідроксиду металу й іонів металу диполями води нанодисперсія стає стійкою, і не має потреби в спеціальних речовинах-стабілізаторах хімічної природи. Це підвищує екологічну чистоту колоїдного розчину й розширює область його застосування. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601