Спосіб отримання енергонасиченої нанорідини

Спосіб отримання енергонасиченої нанорідини, заснований на диспергуванні металевих гранул імпульсами електричного струму в діелектричній рідині, електризації металевих наночастинок в електричних розрядах, амортизації наночастинок 3 38613 4 кож виявляється забрудненою продуктами реакції, В основу корисної моделі поставлена задача що знижує якість нанорідини. підвищення ефективності способу за рахунок підВідомий спосіб отримання нанорідини шляхом вищення енергонасиченості отримуваної наноріелектрохімічного диспергування металу електродини. дів - анода і катода при зміні швидкості процесу Запропонований, як і відомий спосіб отриманрозчинення металу в умовах циклічної зміни поляня енергонасиченої нанорідини заснований на рності електродів кожні 10сек, при зниженні напрудиспергуванні металевих гранул імпульсами елекги з 1,8 до 0,2В, при використанні водного розчину тричного струму в діелектричній рідині, електризаорганічної сполуки з концентрацією 0,1-100ммоль ції металевих наночастинок в електричних розряв літрі. При цьому метали вибирають з групи, що дах, аморфізації наночастинок шляхом складається з Ag, Au, Co, Fe, Ni [Патент России охолоджування розплавлених нанокрапель в ріди№2238140. Способ получения коллоидных растні, утворенні агломератів наночастинок і хелатних воров металлов. МПК7 В01J13/00. Опубл. комплексів, що складаються із заряджених нано20.10.2004]. частинок в аморфному стані і нанооболонок, утвоНедоліком способу є низька продуктивність, рених молекулами діелектричної рідини, і, відповіобумовлена дуже низькою потужністю електричнодно до цієї пропозиції, диспергування металевих го стр уму, що протікає через метал, а також низька гранул здійснюють електроімпульсною абляцією енергонасиченість нанорідини. поверхні металевих гранул, електризацію наночаВідомий спосіб отримання енергонасиченої стинок здійснюють за допомогою електронної емінанорідини шляхом диспергування металевих сії з поверхні гранул, а агломерати наночастинок гранул імпульсами електричного струму у воді, утворюють з короткозамкнутих наногальванічних утворенні агломератів наночастинок, що складаелементів. ються з наночастинок-ядер і наночастинок, що У пропонованому способі диспергування меутворюють оболонку агломератів, при цьому наноталевих гранул здійснюють електроімпульсною частинки-ядра і наночастинки, що утворюють обоабляцією поверхні металевих гранул. Це дозволяє лонку агломератів, мають приблизно рівні розміри, підвищити енергонасиченість наночастинок за складаються з різнорідних металів і утворюють рахунок високого ступеня диспергування, спростикороткозамкнуті електрохімічні пари з переважно ти спосіб, підвищити його продуктивність, і відкринайбільшою різницею величин електродних потеває можливість його застосування в промислових нціалів [див. патент України №29447. Колоїдний масштабах. розчин нанометалів або суміші нанометалів. Електризацію наночастинок здійснюють за доМПК(2006) B01J3/00, C10L 10/06. Опубл. помогою електронної емісії з поверхні гранул. Це 10.01.2008, бюл.№ 1, 2008 р.]. підвищує поверхневу енергію наночасток. Недоліком відомого способу є недостатня Агломерати наночастинок утворюють з коротенергонасиченість нанорідини, обумовлена тим, козамкнутих наногальванічних елементів [див. що для підвищення енергії нанорідини в ній викопатент України №29007. Наногальванічний елеристовуються тільки електрохімічні явища. При мент. МПК Н01М 8/00, C02F 1/467. Опубл. цьому поверхнева і внутрішня енергія наночасти25.12.2007, бюл.№ 21, 2007 р.]. Це підвищує енернок залишається низькою. гонасиченість агломератів. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб Охолоджування розплавлених нанокрапель отримання енергонасиченої нанорідини, засноваздійснюють шляхом швидкого помішування перений на електроерозійному диспергуванні поверхні насиченої пари речовини, що аблює, в діелектричметалевих гранул і електродів електричними розну рідину з фіксацією аморфного стану речовини рядами у воді, отриманні наночастинок металів наночастинок. Це дозволяє перевести в аморфний переважно сферичної форми шляхом охолоджустан велику частину матеріалу наночастинок, що вання розплавлених нанокрапель у воді, при цьопідвищує вн утрішню енергію наночастинок. Аморму електризують розплавлені металеві нанокраплі фний стан металу, з якого складається частинка, і диполі води в полі електричних розрядів до утвододає наночастинкам нові фізичні властивості. рення хелатних комплексів, що складаються із Кристалічний і аморфний станитіла різняться за заряджених наночастинок і оболонок, утворених своїми фізичними властивостями, такими, як роздиполями води [див. патент України №26608. Спочинність, температура плавлення, твердість, писіб отримання колоїдних розчинів наночасток метома вага. Тіла в аморфному стані мають нижчі талів. МПК(2006) B01J3/00. Опубл. 25.09.2007, точки плавлення, меншу питому вагу і меншу твебюл.№ 15, 2007 р.]. рдість, вони легше розчинні і доступніші дії хімічНедоліком даного способу є низька його ефекних агентів. При зворотному переході речовини з тивність, що призводить до недостатньої енергоаморфного стану в кристалічне виділяється багато насиченості отриманої нанорідини. Це обумовлено тепла, а також спостерігаються світлові явища. малим ступенем електризації наночастинок, а таЕнергонасичену нанорідину отримують електкож неповною аморфізацією наночастинок. Насроімпульсною абляцією поверхні металевих гралідком цього є невисока поверхнева енергія нанонул в діелектричній рідині, наприклад, в деіонізочастинок і невисока внутрішня енергія ваній воді [див. Патент України на корисну модель наночастинок. Крім того, енергонасиченість агло№23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергумератів наночастинок безпосередньо залежить від вання металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. кількості електрохімічних пар, що входять в аглоБюл.№7.]. мерати. У ланцюжках електропровідних гранул є розрядні проміжки. При пропусканні через гранули 5 38613 6 імпульсів електричного струму в розрядних проміУтворення агломератів наночастинок з наногальжках між електропровідними гранулами виникають ванічних елементів є додатковим чинником енеріскрові розряди, що призводять до абляції поверхгонасичення нанорідини. Агломерати наночастині гранул. Використовують металеві гранули з різнок, утворені різнорідними металами, володіють норідних металів, що мають переважно найбільшу додатковою енергією за рахунок утворення дуже різницю величин електродних потенціалів. великої кількості наноджерел електричного струЗа рахунок електроімпульсної абляції здійснюму. Ці наногальванічні елементи електричного ється вибухоподібне диспергування матеріалу. У струму починають діяти при попаданні їх в електканалах розряду температура досягає 10 тис. граропровідне середовище, якою є, наприклад, плаздусів. Ділянки поверхні гранул в локалізованих ма полум'я, утворена при згоранні горючих сумізонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібшей. При цьому в середовищі полум'я починають не руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. протікати електричні струми, що генеруються наЗдійснюється локалізоване руйнування гранул ноджерелами струму. При цьому вивільняється електропровідних матеріалів імпульсами електридодаткова енергія величезної кількості нанорозмічного струму. Розплавлені наночастинки, що розрних електрохімічних пар (наногальванічних елелітаються, мають сферичну форму, вони швидко ментів), число яких може перевищувати 109-1012 охолоджуються в діелектричній рідині з фіксацією на літр горючої суміші. аморфного стану. Оскільки наночастинки набувають поверхневоПри електроімпульсній абляції на поверхні мего електричного заряду, а молекули рідини є диталевих гранул виникають свіжоутворені поверхні, полі, то за рахунок електростатичного поля вони які володіють властивістю випускати потік електобволікають електричне заряджені наночастинки ронів [див. Открытие № 290 от 7 июня 1986г. Кометалу, утворюючи хелатні комплекси. Ці хелатні нюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. комплекси є міцелами нанорідини. В результаті в Физико-технические науки. Изд-во МГУ. 1988, с. діелектричній рідині утворюються міцели, які міс372-374]. Емісія електронів є результатом високої тять електричне заряджені металеві наночастинки щільності зарядів свіжоутворених поверхонь. При в аморфному стані і агломерати, що складаються розділенні поверхонь під час руйнування матеріаз наногальванічних елементів, що підвищує енерлу металевих гранул здійснюється розділення різгонасиченість нанорідини. нойменних зарядів, що призводить до утворення в За рахунок хелатування металевих наночасобластях розривів речовини електричного поля тинок диполями рідини міцели нанорідини стають напруженістю до 107В/см. Таке електричне поле стійкими без додавання спеціальної речовинивириває електрони з поверхні матеріалу. Це фізистабілізатора. Стійкість міцелам додають кулонівчне явище призводить до того, що наночастинки, ські сили, що виникають між поверхнею заряджезнаходячись в потоках електронів, набувають поних металевих наночастинок і диполями рідини. верхневого електричного заряду за рахунок надВідомо, що хелати металів володіють рядом лишку електронів, що значно підвищує енергонапереваг в порівнянні з неорганічними солями: вони сиченість наночастинок. При цьому електричне менш токсичні, стійкі в широкому діапазоні рН, поле у частинок меншого розміру має більший легко розчинні у воді. Наприклад, при використанні градієнт потенціалу, ніж у частинок великого розїх в якості мікроелементів вони легко засвоюються міру. При близькому розташуванні дрібних частирослинами, мало зв'язуються ґрунтом у важко нок і великих частинок за рахунок електростатичрозчинні сполуки і не руйнуються мікроорганізманої індукції на локальних ділянках поверхні великої ми. По ефективності дії на рослини вони переверчастинки, напроти малої частинки, утворюються шують всі інші форми мікроелементів приблизно в наведені (індуковані) заряди протилежного знаку 2-5 разів. Вони володіють високою транспортною (по відношенню до знаку заряду малої частинки). активністю [див. Хелаты металлов природных соТому, на поверхні великої частинки «налипають» единений и их применение. Тбилиси: Мецниереба, малі частинки, які покривають поверхню великої 1974.-166 с.]. частинки. В результаті, в рідині утворюються наТаким чином, пропонований спосіб дозволяє ноструктуровані агломерати наночастинок з різноотримувати енергонасичені нанорідини з високим рідних металів, що створюють електрохімічні пари. ступенем енергонасичення за рахунок високого Кожна електрохімічна пара - це наноджерело ступеня диспергування, високого ступеня електриструму [див. патент України №29007. Наногальвазації наночастинок, повнішій їх аморфізації і за нічний елемент. МПК Н01М 8/00, C02F 1/467. рахунок наногальванічних елементів, що входять в Опубл. 25.12.2007, бюл.№ 21,2007р.]. агломерати. В результаті нанорідина містить хеУ рідині накопичуються електричне заряджені латовані наночастинки і агломерати наночастинок аморфні наночастинки і агломерати наночастинок, з високою поверхневою енергією і високою внутщо складаються з наногальванічних елементів. рішньою енергією. Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 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