- •1. Аналитический обзор
- •Применение нанотехнологий в медицине
- •1.1.1 Наноматериалы
- •1.1.2 Наночастицы
- •1.1.3 Микро- и нанокапсулы
- •1.1.4 Нанотехнологические сенсоры и анализаторы
- •1.1.5 Медицинские применения сканирующих зондовых микроскопов
- •1.1.6 Наноманипуляторы
- •1..2 Примеры применения наночастиц металлов
- •Биомедицинские применения d-металлов
- •1.1.7 Микро- и наноустройства
- •1.2.2 Биомедицинские применения золотых наночастиц: современное состояние и перспективы развития.
- •1.2.4. Магнетиты
- •Новые дендримерные наночастицы, в состав которых входят направляющие молекулы и красители, способны находить в организме злокачественные клетки, специфически связываться с ними и уничтожать их.
- •1.3 Воздействие наночастиц на организм человека
- •2 Способы получения нанопорошков металлов
- •2.1 Производство металлических порошков электролизом
- •2.2 Электроосаждение на неподвижных твердых электродах
- •2.3 Выделение высокодисперсных порошков на жидких металлических катодах
- •2.4 Осаждение высокодисперсных металлов в двухслойной ванне
- •2.5 Электролиз расплавленных сред
- •2.6 Сравнение способов получения нанопорошков металлов
- •2. Получение монокристаллов в двухслойной ванне
- •2.1 Особенности процесса и его назначение
- •2.2 Верхний слой двухслойной ванны
- •2.3 Нижний слой двухслойной ванны
- •2.4 Форма нитевидных кристаллов, получаемых в двухслойной ванне
- •2.5 Плотность тока и изменение потенциала катода двухслойной ванны при электрокристаллизации
- •3 Устройства для получения порошков с нитевидными кристаллами
- •3.1 Основные требования к конструкции устройств
- •3.2 Катоды двухслойной ванны
- •3.2.1 Вращающиеся дисковые катоды
- •3.2.2 Электролизёр с неподвижным решётчатым катодом
- •3.3 Обработка порошка после его получения
- •4 Аппаратура и методика эксперимента
- •4.1 Приготовление растворов и условия эксперимента
- •5 Экспериментальная часть
- •5.1 Результаты исследований
- •5.1.1 Влияние условий электролиза на образование нитевидных порошков в двухслойной ванне
2.2 Электроосаждение на неподвижных твердых электродах
Основными условиям осаждения тонких порошков на неподвижных твердых электродах являются значительная плотность тока, превышающая предельные значения, и достаточно низкая концентрация соли выделяемого металла [5].
В качестве электролита используют преимущественно простые соли металлов с присутствием компонентов, обеспечивающих буферность раствора.
Электроосаждение высокодисперсных металлов иногда сопровождается разрядом ионов водорода, поэтому катодный выход по току, в этих случаях, значительно ниже анодного и достигает лишь 50 – 60 %. В результате выделения водорода происходит изменение состава и рН электролита приэлектродного слоя. Образуется большое количество основных солей и гидроксидов, а порошок металла загрязняется ими. Одним из условий получения заданных по дисперсности, физико-химическим и другим свойствам порошков является поддержание постоянства состава раствора, стабильности электролита. Рациональным решением проблемы стабильности электролита является выравнивание катодного и анодного выходов по току. С этой целью применяет комбинированные (растворимые и нерастворимые) аноды либо изменяют степень пассивности электродов, а также поддерживают постоянство рН-растворов [5].
В результате исследований [5] установлено, что структура и выход по току порошкообразных осадков определяются не только природой материала электрода, обусловленной его атомным строением, кристаллографической ориентацией, но и состоянием поверхности катода, соотношением активных и пассивных участков на ней, наличием различного рода адсорбционных пленок.
Актуальность вопроса защиты ультрадисперсных, наноразмерных порошков металлов от окисления приобретает важное значение по мере увеличения их дисперсности. В связи с этим к числу недостатков метода электролитического выделения высокодисперсных порошков на неподвижных твердых электродах, помимо низкого выхода по току и большого расхода электроэнергии, следует отнести необходимость немедленных операций, связанных с защитой порошка от окисления.
2.3 Выделение высокодисперсных порошков на жидких металлических катодах
Электролиз водных растворов с применением ртути или расплавленных металлов получил большое распространение в металлургии. Этот метод получил развитие и доведен до промышленного производства в ряде зарубежных стран: Японии, США, Германии, Франции. В России осаждение порошков на ртутном катоде не нашло применения, главным образом, из-за токсичности ртути и довольно сложной технологии переработки этих порошков в изделия.
Основы метода были разработаны Джоулем, который проводил электролиз растворов железа с использованием чистых растворимых железных анодов. Обычно электролизер представляет собой плоскую кювету, заполненную примерно на 25 мм ртутью и установленную на жестком основании. Сверху заливалось определенное количество соответствующего электролита, в который погружаются на специальных держателях аноды. Удаление металла из ртути производят фильтрацией или в магнитном поле с последующей дистилляцией в атмосфере водорода. Применение ртутного катода позволило выделять очень тонкие порошки железа, кобальта и никеля для целей катализа, металлокерамики, производства различных магнитных материалов [6].