Плазмохімічне одержання нанорозмірного оксиду кобальту
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.51.2017.15Ключові слова:
плазмовий розряд, одержання, водні розчини, оксид кобальту, наночасткиАнотація
На сьогоднішній день все більше розповсюдження викликають золі та нанодисперсні системи оксидів перехідних металів. Завдяки ряду властивостей безсумнівний інтерес для розвитку технологій різних галузей представляє оксид кобальту структури Со3О4. В роботі продемонстровано результати досліджень використання контактної нерівноважної низькотемпературної плазми, як інструменту для одержання нанорозмірного оксиду кобальту. Мета: Метою роботи є одержання оксиду кобальту з використанням як інструменту контактної нерівноважної низькотемпературної плазми. Матеріали і методи: Дослідження проводили в газорідинному реакторі періодичної дії. Електроди виконано з нержавіючої сталі. Утворений в результаті проби стовп плазми є інструментом обробки. Охолодження реакційної суміші забезпечували безперервною циркуляцією холодної води. Тиск в реакторі становив 80±4 кПа. Для отримання плазмового розряду на електроди подавали напругу 500…1000 В. Силу струму підтримували на рівні 120±6 мА. Оптичні спектри золів реєстрували в діапазоні довжин хвиль 190…700 нм. Термічний аналіз проводили у середовищі повітря зі швидкістю нагріву 10 град/хв у тиглях з кварцу. Одержані зразки досліджували методом рентгенофазового аналізу. Розмірні параметри отриманих сполук досліджували за допомогою електронного мікроскопу. Результати: Встановлено, що кінцеве значення рН осадження гідроксиду кобальту варіюється в діапазоні 8,2…9,0 і, залежно від величини іонної сили, становить 9 та 8,2 при I = 0, I = 1 відповідно. Досліджено закономірності зміни окисно-відновного потенціалу та водневого показника розчинів оксиду кобальту при їх обробці низькотемпературною нерівноважною плазмою. Фазовий склад плазмохімічно одержаних сполук кобальту було досліджено за допомогою рентгеноструктурного та термічного аналізу. Основну фазу отриманого продукту представлено оксидом кобальту структури Со3О4. За даними мікроскопічного і рентгеноструктурного методів аналізу розміри отриманих сполук кобальту лежать в нанометровому діапазоні
Завантаження
Посилання
Mate, V.R. Heterogeneous Co3O4 catalyst for selective oxidation of aqueous veratryl alcohol using molecular oxygen / V.R. Mate, M. Shirai, C.V. Rode // Catalysis Communications. – 2013. – Vol. 33. – PP. 66-69.
Pulsed laser deposition of Co3O4 nanoparticles assembled coating: Role of substrate temperature to tailor disordered to crystalline phase and related photocatalytic activity in degradation of methylene blue / T. Warang, N. Patel, A. Santini, etc. // Applied Catalysis A: General. – 2012. – Vol. 423–424. – PP. 21-27.
Sugimoto, T. Colloidal cobalt hydrous oxides. Preparation and properties of monodispersed Co3O4/ T. Sugimoto, E. Matijević // Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. – 1979. – Vol. 41, Issue 2. – PP. 165-172.
Self-supported formation of needlelike Co3O4 nanotubes and their application as lithium-ion battery electrodes / X.W. Lou, D. Deng, J.Y. Lee, etc. // Advanced Materials. – 2008. – Vol. 20, Issue 2. – PP. 258-262.
Mariotti, D. Microplasmas for nanomaterials synthesis / D. Mariotti, R.M. Sankaran // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2010. – Vol. 43, Issue 32. – P. 323001.
Shirai, N. Synthesis of metal nanoparticles by dual plasma electrolysis using atmospheric dc glow discharge in contact with liquid / N. Shirai, S. Uchida, F. Tochikubo // Japanese Journal of Applied Physics. – 2014. – Vol. 53, Issue 4. – P. 046202.
Chiang, W.-H. Continuous-flow, atmospheric-pressure microplasmas: a versatile source for metal nanoparticle synthesis in the gas or liquid phase / W.-H. Chiang, C. Richmonds, R.M. Sankaran // Plasma Sources Science and Technology. – 2010. – Vol. 19, Issue 3. – P. 034011.
Synthesis and surface engineering of nanomaterials by atmospheric-pressure microplasmas / J. McKenna, J. Patel, S. Mitra, etc. // The European Physical Journal Applied Physics. – 2011. – Vol. 56, Issue 2. – P. 24020.
Синтез наночастинок золота з водних розчинів тетрахлороаурату(ІІІ) водню плазмохімічним способом / М.І. Воробйова, О.А. Півоваров, В.І. Воробйова, Л.А. Фролова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014. – № 4/5 (70). – С. 39-44.
Воробйова, М.І. Формування колоїдних наночасток срібла з водних розчинів AgNO3 під дією контактної нерівноважної плазми / М.І. Воробйова, О.А. Півоваров // Вісник ЧДТУ. Серія: Технічні науки. – 2014. – № 2(73). – С. 22-28.
Giasson, G. Hydrolysis of Co(II) at elevated temperatures / G. Giasson, P.H. Tewari // Canadian Journal of Chemistry. – 1978. – Vol. 56, Issue 4. – PP. 435-440.
Yavuz, Ö. Removal of copper, nickel, cobalt and manganese from aqueous solution by kaolinite / Ö. Yavuz, Y. Altunkaynak, F. Güzel // Water Research. – 2003. – Vol. 37, Issue 4. – PP. 948-952.
Півоваров, О.А. Використання контактної нерівноважної низькотемпературної плазми в гідрометалургійній промисловості: монографія / О.А. Півоваров, М.І. Скиба. – Дніпропетровськ: Акцент, 2016. – 204 c.
Morphology controlled synthesis of nanoporous Co3O4 nanostructures and their charge storage characteristics in supercapacitors / K. Deori, S.K. Ujjain, R.K. Sharma, S. Deka // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2013. – Vol. 5, Issue 21. – PP. 10665-10672.
CuO and Co3O4 nanoparticles: Synthesis, characterizations, and Raman spectroscopy / M. Rashad, M. Rüsing, G. Berth, etc. // Journal of Nanomaterials. – 2013. – Vol. 2013. – 6 p.
Hydrothermal synthesis and optical, magnetic, and supercapacitance properties of nanoporous cobalt oxide nanorods / G. Wang, X. Shen, J. Horvat, etc. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2009. – Vol. 113, Issue 11. – PP. 4357-4361.
Highly active structured catalyst made up of mesoporous Co3O4 nanowires supported on a metal wire mesh for the preferential oxidation of CO / G. Marbán, I. López, T. Valdés-Solís, A.B. Fuertes // International Journal of Hydrogen Energy. – 2008. – Vol. 33, Issue 22. – PP. 6687-6695.
