ИССЛЕДОВАНИЕ МЕДНЫХ ПОРОШКОВ РАЗЛИЧНЫХ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ФОРМ В ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЯХ

  • Татьяна Александровна Боргардт Тольяттинский государственный университет
  • Наталья Николаевна Грызунова Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: медь, медный порошок, икосаэдрические частицы, термообработка, дифференциальная сканирующая калориметрия

Аннотация

Известно, что каталитическая активность для одного и того же вещества может существенно отличаться в зависимости от строения его поверхности. Стоит отметить, что многие каталитические реакции протекают при повышенных температурах. Поэтому катализаторы, в которых в качестве активных компонентов используются «мягкие» металлы (Cu, Zn, Au, Ag, Mg и др.) с особой внутренней структурой и морфологией поверхности, имеют строгие ограничения в эксплуатации по температуре. Катализаторы на основе меди широко используются при синтезе различных химических веществ, в частности в синтезе анилина. В статье приведен сравнительный анализ воздействия температурных полей на медные порошки с частицами примерно одинаковых размеров, но имеющих разную внутреннюю структуру и морфологию поверхности. Сравнивались электролитические порошки меди четырех типов. Первый представлял собой кристаллы с ГЦК решеткой, частицы второго и третьего имели форму икосаэдров (но разной морфологии поверхности), шесть осей симметрии 5-го порядка и были огранены кристаллографическими плоскостями типа {111}. Четвертый порошок представлял собой крупные образования, состоящие из кристаллов меди сферической формы. В работе показано, что частицы с разной исходной внутренней структурой и морфологией поверхности испытывают схожие изменения в процессе отжига на воздухе: спекание, рост вискеров в процессе окисления, образование полостей внутри и пор на поверхности. Однако для икосаэдрических частиц меди наблюдается повышенное выделение запасенной энергии при нагреве в дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК), которая активизирует и ускоряет протекание структурно-фазовых превращений в частицах.

Биографии авторов

Татьяна Александровна Боргардт, Тольяттинский государственный университет
инженер НИО-3 «Нанокатализаторы и функциональные материалы»
Наталья Николаевна Грызунова, Тольяттинский государственный университет
кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник НИО-3 «Нанокатализаторы и функциональные материалы»

Литература

1. Одинцов А.А., Сергеев М.О., Ревина А.А., Боева О.А. Адсорбционные свойства и каталитическая активность наночастиц золота, полученных в обратных мицеллах // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27. № 6. С. 75–79.
2. Фомина Л.В. Катализ и катализаторы. Барнаул: Алт. ун-т, 2014. 208 с.
3. Кулакова И.И., Лисичкин Г.В. Каталитическая химия. Часть 1. Основы катализа. М.: МГУ, 2014. 112 с.
4. Hamid M.Y., Ehab A. The Adsorption and Decomposition of Formic Acid on Cu{100} and Cu{100}Pt Surfaces using Temperature Programmed Reaction Spectroscopy // Indian Journal of Science and Technology. 2014. Vol. 7. P. 7371–7401.
5. Matthew D.M., Colin J.M. A Microscopic View of the Active Sites for Selective Dehydrogenation of Formic Acid on Cu (111) // ACS Catalysis. 2015. Vol. 5. P. 1916–1924.
6. Xin Chen, Lihua Jia. Solvothermal synthesis of copper (I) chloride microcrystals with different morphologies as copper-based catalysts for dimethyldichlorosilane synthesis // Journal of Colloid and Interface Science. 2013. Vol. 404. P. 16–23.
7. Marks L.D., Peng L. Nanoparticle shape, thermodynamics and kinetics // Journal of Physics: Condensed Matter. 2016. Vol. 28. № 5. P. 053001.
8. Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Савостьянов А.П. Исследование процесса теплопередачи в трубчатом реакторе в условиях интенсивного синтеза углеводородов из СО и Н2 // Инженерный вестник Дона. 2015. № 4. С. 22–38.
9. Бакуменко Т.Т. Каталитические свойства веществ. Киев: Наукова думка, 1968. 1464 с.
10. Внуков А.А., Демченко Е.И. Особенности получения медных электролитических порошков с повышенным содержанием в них нанофракций // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2010. № 51. С. 4–8.
11. Тесакова М.В., Парфенюк В.И. Влияние материала анода на состав и размерные характеристики наноразмерных медьсодержащих порошков, полученных электрохимическим методом // Электронная обработка материалов. 2010. № 5. С. 11–16.
12. Викарчук А.А., Воленко А.П. Пентагональные кристаллы меди: многообразие форм роста и особенности внутреннего строения // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. № 2. С. 339–344.
13. Овечкина Т.А., Грызунова Н.Н., Викарчук А.А. Физические основы получения сферических микрочастиц с полостью внутри на основе меди // Научный вестник. 2016. № 1. С. 168–173.
14. Овечкина Т.А., Грызунова Н.Н., Викарчук А.А., Грызунов А.М., Денисова А.Г. Особенности поведения электролитических медных порошков различных морфологических форм в температурных полях // Письма о материалах. 2017. Т. 7. № 2. С. 120–124.
15. Викарчук А.А., Грызунова Н.Н., Денисова Д.А., Довженко О.А., Тюрьков М.Н., Цыбускина И.И., Ясников И.С. Новые металлические функциональные материалы, состоящие из пентагональных частиц, кристаллов и трубок. Ч. I. Механизмы образования и особенности строения пентагональных частиц и кристаллов // Журнал функциональных материалов. 2008. № 5. С. 163–174.
16. Абрамова А.Н., Викарчук А.А. Эволюция структуры икосаэдрических малых частиц в температурных полях // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2013. № 3. С. 105–107.
17. Yasnikov I.S., Vikarchuk A.A. Thermodynamics of cavity formation in pentagonal crystals during electrodeposition of copper // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2005. Т. 69. № 9. P. 1548–1553.
18. Love C.J., Smith J.D., Cui Y.H., Varanasi K.K. Size-dependent thermal oxidation of copper: single-step synthesis of hierarchical nanostructures // Nanoscale. 2011. Vol. 3. P. 4972–4976.
19. Nerle U., Rabinal M.K. Thermal Oxidation of Copper for Favorable Formation of Cupric Oxide (CuO) Semiconductor // IOSR Journal of Applied Physics. 2013. Vol. 5. P. 01–07.
20. Ясников И.С., Викарчук А.А. Образование полостей в икосаэдрических малых частицах, формирующихся в процессе электрокристаллизации металла // Письма в Журнал технической физики. 2007. Т. 33. № 19. С. 24–31.
21. Викарчук А.А. Нанообъекты, наноматериалы и микроизделия из них, полученные методом электроосаждения металла // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2009. № 1. С. 7–15.
Выпуск
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)