автореферат диссертации по металлургии, 05.16.08, диссертация на тему:Разработка методов получения наночастиц оксида цинка различных размеров и форм для эпоксидных композиционных материалов

На правах рукописи

Цзан Сяовэй

Разработка методов получения наночастиц оксида цинка различных размеров и форм для эпоксидных композиционных материалов

05.16.08 - Наиотехнологии и наноматсриалы (химия и химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

15 АПР 2015

005567174

Москва - 2015

Работа выполнена на кафедре наноматериалов и нанотехнологии Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева

Научный руководитель: член-корреспондент РАН

доктор химических наук, профессор Юртов Евгений Васильевич заведующий кафедрой наноматериалон и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Спицып Борис Владимирович главный научный сотрудник лаборатории поверхностных явлений при низкоэнергетических воздействиях института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

доктор технических наук, профессор Слепцов Владимир Владимирович

заведующий кафедрой радиоэлектроники, телекоммуникаций и нанотехнологии МАТИ им. К.Э. Циолковского

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН)

Защита состоится «13» мая 2015 года в 10°° на заседании диссертационного совета Д 212.204.05 при РХТУ имени Д.И. Менделеева (125047, г. Москва, Миусская пл., д. 9) в конференц-зале университета (ауд. 443).

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ имени Д.И. Менделеева и на сайте http://diss.muctr.ru.

Автореферат диссертации разослан « ^ » 15 г.

Ученый секретарь I/

диссертационного совета Д 212.204.05 Яровая О.В.

и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Оксид цинка ZnO представляет большой интерес для применения во многих областях науки, техники и медицины в качестве функционального материала. Нано- и микрочастицы 2п0 используются в пьезоэлектрических устройствах, дисплеях, солнечных батареях, газовых сенсорах, катализаторах и др. Учитывая перспективность применения нано- и микрочастиц оксида цинка значительный интерес представляет разработка простых и эффективных методов их получения для создания материалов с заданными свойствами.

На сегодняшний день существует большое количество методов получения нано- и микрочастиц оксида цинка, которые разделяют на твердофазные, газофазные и жидкофазные. Преимущества жидкофазных методов по сравнению с другими заключаются в относительной простоте их технической реализации, экономичности, возможности меньшего влияния на окружающую среду, а также относительной простоте получения нано- и микрочастиц заданного размера и морфологии в зависимости от типа и концентрации реагентов и условий процесса.

Наноматериалы на основе наночастиц ZnO обладают полезными оптическими, механическими, полупроводниковыми, ферроэлектрическими, пьезоэлектрическими и пироэлектрическими свойствами.

В последнее время внимание исследователей привлекают композиционные полимерные наноматериалы на основе эпоксидных смол, которые, благодаря своим широким возможностям, находят применение в различных областях науки и производства.

Целью работы являлось получение нано- и микрочастиц оксида цинка заданных размеров и формы (стержни, полые стержни, цветки) с помощью модифицированного метода осаждения из раствора.

Поставленная цель определила необходимость решения следующих

задач:

- синтез нано- и микрочастиц ХпО в форме стержней методом осаждения, установление влияния основных параметров синтеза

1

(температуры, продолжительности синтеза, природы и концентрации исходных реагентов) на размер и форму образующихся частиц;

- синтез нано- и микрочастиц ZnO в форме цветков методом осаждения, установление основных закономерностей формирования частиц ZnO, а также влияния параметров синтеза (температуры, природы и концентрации исходных реагентов) на размер и форму частиц ZnO;

- получение образцов композиционных материалов на основе эпоксидной смолы, содержащей нано- и микрочастицы оксида цинка в форме стержней и цветков и исследование их механических характеристик, а именно прочности на разрыв и деформации при разрушении.

Научная новизна работы

Установлены параметры синтеза частиц оксида цинка в форме стержней и цветков методом осаждения (прекурсор ZnS04, осадитель NaOH). Выявлено влияние порядка смешения компонентов на форму получаемых частиц ZnO.

Показано, что при добавлении раствора прекурсора в раствор осадителя при избыточной по сравнению со стехиометрией реакции концентрации осадителя NaOH в диапазоне 0,01 - 0,45М образуются частицы оксида цинка в форме цветков, в диапазоне избыточных концентраций 0,45 -0,85М - частицы в форме стержней, а при избыточной концентрации более 0,85М - частицы не образуются. При добавлении раствора осадителя NaOH в раствор прекурсора ZnS04 образуются частицы стержнеобразной формы.

Установлены основные параметры синтеза полых стержней оксида цинка методом осаждения (прекурсор - Zn(N03)2, осадитель гексаметилентетрамин C6H12N4 (ГМТА)) в одну стадию без последующего травления. Показано, что полые стержни оксида цинка образуются в интервале температур 75-85°С, при продолжительности синтеза - 3 часа, концентрации прекурсора 0,01М, мольном соотношении прекурсора к осадителю 1:1.

Показано, что частицы оксида цинка в форме стержней более эффективно, чем частицы в форме цветков повышают механические

характеристики эпоксидных композиционных материалов (прочность на разрыв и деформацию при разрушении).

Практическая значимость

Установленные параметры синтеза нано- и микрочастиц оксида цинка дают возможность получать частицы оксида цинка заданной формы и размера.

Нано- и микрочастицы оксида цинка в форме стержней могут быть применены в эпоксидных полимерных композициях для повышения их механических характеристик.

Показано, что образцы полимерных композиций на основе акриловой смолы с использованием нано- и микрочастиц оксида цинка в форме цветков обладают повышенными адгезионными характеристиками по отношению к алюминиевому сплаву АМгб.

Полученные результаты могут быть использованы для получения полимерных композиционных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Личный вклад автора

На всех этапах работы автор принимал непосредственное участие в разработке и планировании исследования, выполнении экспериментов, анализе и интерпретации результатов и формулировании выводов.

Подготовка материалов для публикации проводилась совместно с научным руководителем.

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены на VII и VIII Международном конгрессе молодых ученых по химии и химической технологии «UCChT-MKXT» (Москва 2013, 2014); IV Всероссийской конференции по химической технологии (Москва, 2012); Научной сессии НИЯУ МИФИ-2014 (Москва, 2014); VIII Всероссийской конференции с международным участием молодых учёных по химии (Спб., 2014).

Публикации

Основные материалы диссертации опубликованы в 7 работах, в том числе 2 работы представлены в научных журналах из перечня ВАК.

3

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 154 страницах, включая 5 таблиц и 63 рисунка. Библиография насчитывает 292 наименования. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической и экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе приводится литературный обзор, в котором рассмотрены основные способы получения высокодисперсных нано- и микрочастиц оксида цинка (сферы, стержни, цветки) различными химическими жидкофазными методами: осаждения, гидротермальным (сольвотермальным) и микроэмульсионным. Особое внимание уделено технологическим параметрам (температуре, значению рН, условиям проведения процесса и т.д.). Обсуждены преимущества и недостатки каждого из методов получения нано- и микрочастиц оксида цинка. Обосновываются достоинства модифицированного метода осаждения из раствора по сравнению с другими для получения нано- и микрочастиц оксида цинка заданных размеров и формы.

Во второй главе приводится описание реактивов для синтеза нано- и микрочастиц оксида цинка. Описаны методики синтеза нано- и микрочастиц оксида цинка заданных размеров и формы (сферы, стержни, полые стержни, цветки). Приведены методы исследования полученных частиц и образцов композиционных материалов с введенными нано- и микрочастицами и используемые для этих целей приборы.

Третья глава посвящена получению нано- и микрочастиц оксида цинка заданных размеров и формы (сферы, стержни, полые стержни, цветки) с помощью модифицированного метода осаждения из раствора.

Получение наночастиц оксида цинка сферической формы

Для использования в качестве объектов сравнения были синтезированы по известным методикам образцы наночастиц ZnO сферической формы.

Метод осаждения проводили в водной среде при использовании раствора 7п(М03)2 в качестве прекурсора и раствора Ка2С03 в качестве осадителя. Результаты РФА показали, что образцы без обжига являлись однофазными частицами гп5(С03)2(0Н)6. После прокаливания при температуре 300°С в течение 2 ч фазовый состав частиц менялся, и образовывались частицы ZnO. Ниже приводятся реакции процесса образования наночастиц 2пО сферической формы:

52п(Ж)3)2 + 5Ыа2С03 + ЗН20 2п5(С03)2(0Н)6 + ЮЫаТМОз + ЗС02Т (1) 2п5(С03)2 (0Н)6 —^ 5гпО + ЗН20| + 2С02| (2)

Наночастицы имели средний размер 20±5нм при узком распределении по размерам. Полученные наночастицы по форме, размеру и морфологии соответствуют литературным данным. Наночастицы сферической формы были использованы для получения образцов эпоксидных композиционных материалов и образцов композитов на основе сополимера акриловой смолы. Получение нано- и микрочастиц оксида цинка в форме стержней Нано- и микрочастицы оксида цинка стержнеобразной формы были получены методом осаждения (прекурсор - гп(ЫОз)2, осадитель -гексаметилентетрамин С6Н,2Ы4 (ГМТА)) при варьировании таких параметров, как температура, концентрация и молярное соотношение реагентов, продолжительность синтеза и тип прекурсора. При гидролизе ГМТА образуются ЫН3 и гидроксил-ионы, которые реагируют с ионами цинка с образованием частиц оксида цинка. Ниже приводятся возможные реакции процесса образования нано- и микрочастиц оксида цинка стержнеобразной формы:

С6Н12Ы4 + ЮН20 — 4ЫН/ + 4 ОН" + 6СН20 (3) гп2+ + 20Н' 2пО + Н20 (4)

или

гп2+ + гон" -> гп(он)2 гпо + н2о (5)

Влияние температуры синтеза. При исследовании влияния температуры синтеза на размер и форму частиц ZnO было установлено, что с увеличением температуры проведения процесса от 65°С до 95°С средний диаметр частиц увеличивается от 110 до 210 нм, средняя длина возрастает от

0,8 до 2,5 мкм, увеличивается и соотношение длины к диаметру Ь/с1 (рис. 1). Это можно объяснить тем, что при образовании кристаллов протекают два последовательных процесса: нуклеации и роста. При низких температурах скорость образования гидроксил ионов при реакции ГМТА с водой низкая, соответственно концентрация гидроксил ионов (ОН ) для последующих процессов нуклеации и роста стержней ZnO является невысокой. Дальнейшее увеличение температуры способствует повышению концентрации гидроксил ионов в растворе, ускоряя процесс нуклеации и роста частиц.

60 65 70

75 80

Г, С

90 95 100

60 65 70 75

85 90 95 100

1°, С

60 65 70 75 ВО 85 90 95

Рис.1 Графики зависимости диаметра (с1), длины (Ь) и соотношения Ь / <1 частиц 2п0 от температуры синтеза

Установлено, что в интервале температур 65 - 75°С образуются плохо сформированные стержнеобразные частицы с невысоким выходом, в интервале температур 75 - 85°С образуются полые стержни ХпО, при температуре выше 85°С образуются сплошные стержни 2пО.

Рис. 2 Изображения частиц ZnO, полученных при температуре 80°С (а, б) и температуре 95°С (в)

Влияние продолжительности синтеза. Результаты показали, что изменение продолжительности синтеза от 3 до 24 часов оказывает влияние на структуру частиц в форме стержней (рис. 3). При времени синтеза до 6 часов образуются стержни, один конец которых является полым, а свыше 6 часов преимущественно образуются сплошные стержни. Средний размер частиц 2п0 составляет 190±60 им в диаметре и 2,5±0,6 мкм в длине. При 24-часовом синтезе частиц образуются агломераты стержней.

Рис. 3 СЭМ-изображения частиц ZnO, приготовленных при температуре 80°С при изменении продолжительности синтеза: а) 3 часа; б) 6 часов; в) 12 часов; г) 24 часа

Влияние концентрации прекурсора. При исследовании влияния концентрации прекурсора на размер и форму частиц оксида цинка установлено, что при низкой концентрации 0,01М 2пСЫ03)2 были получены частицы в форме стержней, а при увеличении концентрации 2п(М03)2 до 0,045М образуются частицы, как в форме стержней, так и в форме игл, и частицы произвольной формы.

Влияние соотношения исходных реагентов. Для исследования влияния соотношения исходных реагентов на размер частиц Ъг\0 были приготовлены водные растворы гп(>ГО3)2 и ГМТА в различных соотношениях Тп2+/ ГМТА -

7

1:1, 1:2, 1:3, 2:1. Эксперименты проводились в интервале температур 80°-90°С. Установлено, что соотношение Zn2+ / ГМТА 1:1 является наилучшим во всем интервале температур для получения частиц ZnO со средним диаметром 180-190 нм.

Влияние типа прекурсора. Для исследования влияния типа прекурсора на формирование частиц ZnO были использованы Zn(N03)2, ZnCl2H ZnS04. В качестве осадителя использовали ГМТА. Процесс осаждения проводили при температуре 85°С в течение 3-х часов и концентрации прекурсора 0,01М. Было отмечено, что при использовании сульфата цинка образуются пластины аморфной структуры, а при использовании хлорида и нитрата цинка -стержни ZnO. Было показано, что средняя длина стержней в обоих случаях составляет 2 ± 0,5 мкм; средний диаметр при использовании ZnCl2 в качестве прекурсора составляет 160 ± 40 нм, а при использовании Zn(N03)2 в качестве прекурсора - 180 ± 60 нм. Таким образом, для получения стержней ZnO можно использовать ZnCl2 и Zn(N03)2, однако для технологических и препаративных целей использование Zn(N03)2 предпочтительно с экономической точки зрения.

Получение частиц оксида цинка в форме цветков

Для получения нано- и микрочастицы ZnO в форме цветков были использованы ZnS04 в качестве прекурсора и NaOH в качестве осадителя. Ниже приведены возможные реакции процесса образования нано- и микрочастиц оксида цинка:

Для получения цветков необходимо образование в растворе большого числа зародышей. Поэтому исследования проводились в щелочной среде при избыточных по сравнению со стехиометрией концентрациях осадителя (рН 12-13, концентрация прекурсора гп304 - 0,2 М). При этом избыточная концентрация осадителя определяет форму образующихся частиц.

Zn2+ + 20Н" <-+ Zn(OH)2

(6)

(7)

(8) (9)

Zn(OH)2 + 20Н" <-> [Zn(OH)4]: [Zn(0H)4]2" <-> Zn022" + 2H20 Zn022"+ H20 <-► ZnO + 20H"

|2-

Цветки

Стержни

ом

0,25М

0,45М

0,85М

Cro6[NaOHJ

Рис. 4 Диаграмма влияния избыточной концентрации NaOH на частицы ZnO

Влияние кониентрации NaOH. На рис. 4 показано, что концентрация NaOH влияет на форму полученных частиц ZnO. При избыточной по сравнению со стехиометрией реакции концентрации NaOH в интервале 0,01 -0,45М образуются частицы ZnO в форме цветков, в интервале избыточных концентраций 0,45 - 0,85М - частицы ZnO в форме стержней, а при избыточной концентрации более 0,85М - выпадения осадка не происходит даже в течение длительного времени, и раствор остается прозрачным.

Влияние температуры смешения реагентов. При изучении процесса получения частиц ZnO внимание исследователей было направлено на исследование влияния температуры на весь процесс, т.е. стадии зародышеобразования (нуклеации) и дальнейшего роста частиц проводили при одной и той же температуре. В данной работе было предложено проводить стадии смешения реагентов (нуклеации) и дальнейшего роста частиц при разных температурах. Из предварительных экспериментов и литературных данных лучшей температурой для всего процесса и, следовательно, для стадии роста частиц была температура 60°С. В наших экспериментах эта температура поддерживалась на стадии роста частиц в течение 2 часов. При этом температуру смешения реагентов (стадия нуклеации) варьировали в интервале 20°- 60°С. Было установлено, что при

20°С образуются структуры цветочной формы с диаметром цветков 6,1 ± 1,1 мкм (диаметр стержня в «цветке» 570 ± 180 нм). При температуре 40°С -структуры цветочной формы с диаметром цветков 6,8 ± 0,8 мкм (диаметр стержня в «цветке» 570 ± 90 нм), а при температуре 60°С - агрегаты произвольной формы (рис.5). Таким образом, для получения частиц ZnO в виде цветков целесообразно проводить стадии нуклеации и роста частиц при разных температурах, стадию нуклеации при 20°- 40°С, а дальнейший рост частиц при 60°С.

Рис.5 СЭМ-изображения наноструктур ZnO, полученных при различной температуре на стадии нуклеации: а) 20°С, б) 40°С, в) 60°С

Влияние типа прекурсора. При исследовании влияния типа прекурсора на размер и форму образующихся частиц были использованы в качестве прекурсоров ZnCl2, ZnS04, Zn(N03)2 (рис. 6). Было отмечено, что при использовании Zn(N03)2 образуются как агрегаты цветков неправильной формы, так и частицы в форме стержней, а при использовании прекурсоров ZnS04 и ZnCl2 образуются частицы в форме цветков, но с разным количеством стержней в нем. Можно сделать вывод, что в качестве прекурсоров лучше использовать ZnCl2 и ZnS04, однако сульфат цинка стоит дешевле по сравнению с хлоридом цинка.

I

Рис. 6 СЭМ-изображения наноструктур 2пО, полученных при использовании различных прекурсоров:

а) гпвО^б) 2п(Ы03)2, в) гпС12

Влияние порядка смешения растворов реагентов. Было установлено, что для условий, используемых в данной работе, порядок смешения растворов реагентов влияет на форму получаемых частиц оксида цинка. Добавление раствора осадителя в раствор прекурсора способствует образованию частиц ZnO в виде стержней, а при добавлении раствора прекурсора в щелочной раствор осадителя образуются частицы 2п0 в форме цветков (рис. 7). Это может быть объяснено тем, что для синтеза цветков ХпО требуется предварительное формирование большего числа зародышей. Этому способствуют более высокие концентрации гидроксил ионов в растворе в случае добавления раствора прекурсора в щелочной раствор осадителя.

Рис.7 СЭМ-изображения порошка ZnO, полученного при изменении порядка смешения (Сш6[ЫаОН]=0.4 М): а) ЫаОН в гп804; б) 2п804 в ЫаОН Результаты РФА показали, что при всех условиях синтеза нано- и микрочастиц ZnO, использованных в данной работе, были получены частицы ZnO со структурой вюрцита.

Получение и испытание образцов эпоксидных композиционных материалов, содержащих частицы оксида цинка различной формы

Для выявления влияния добавок нано- и микрочастиц ZnO различной формы на свойства эпоксиуретанового компаунда были получены образцы композитов состава ЭТАЛ-148ТГ-2-1 с добавлением частиц ZnO в виде стержней и цветков и определены механические характеристики отверждённых компаундов. Определение механических характеристик проводилось в ФГУП ФЦДТ «Союз», г. Дзержинск (нач. отдела, к.х.н. О.И. Сидоров). Результаты представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Механические характеристики отверждённых компаундов ЭТАЛ-148ТГ-2-1 с содержанием частиц ZnO в форме стержней

Состав компаунда ЭТАЛ-148ТГ-2-1 Температура, Характеристика

°С а, МПа е, % Е, МПа

Штатный состав1 без 23 17,8 121 238

наполнителя и без б.к.** 50 1,04 51,3 2,45

Штатный состав без наполнителя и без б.к.** + наностержни ZnO 0,5% масс. 23 50 15,1 1,23 118 89,2 202 2,40

12

Штатный состав 23 7,55 93 303

50

1,61 51,3 4,24

Штатный состав + нано- 23 11,0 85,5 331

стержни ZnO 1% масс. 50 1,78 53,5 4,43

Таблица 2

Механические характеристики отверждённых компаундов ЭТАЛ-148ТГ-2-1 с содержанием частиц ZnO в форме цветков

Состав компаунда ЭТАЛ-148ТГ-2-1 Характеристика

ст, МПа е, % Е, МПа

Штатный состав1 без наполнителя и без б.к. 0,628 53,5 1,41

Штатный состав без наполнителя и без б.к. + цветки ZnO 0,5% масс. 0,721 60,2 1,55

Штатный состав 1,26 46,8 3,32

Штатный состав + цветки ZnO 2% масс. 1,63 60,2 3,48

Штатный состав' - эпоксиуретановый олигомер, отвержденный ароматическим аминным отвердителем и содержащий минеральный наполнитель (полифосфат аммония и диоксид кремния)

*ТГ - трудно сгораемый

**б.к. - бензойная кислота, ускоритель отверждения данного эпоксиуретанового состава

Было показано, что введение частиц ZnO в форме стержней (0,5 мае. %) в эпоксиуретановый компаунд ЭТАЛ-148ТГ-2-1 повышает прочность на разрыв полученного композита на 18% и деформацию при разрушении на 74%. Введение структур ТпО в форме цветков в количестве 0,5 мае. % в композит повышает прочность на разрыв на 14,8% и деформацию при разрушении на 12,5%, а введение частиц ZnO в форме цветков в количестве 2 мае. % повышает прочность на разрыв и деформацию при разрушении на 29,4% и 28,6% соответственно, не изменяя технологические режимы переработки композиции. Погрешность определения механических свойств полимеров и композитов составила ±10% от измеряемой величины.

Исследование адгезии образцов композитов на основе сополимера акриловой смолы, содержащих частицы оксида цинка различной формы к алюминиевому сплаву

Для оценки влияния добавок нано- и микрочастиц ZnO различной формы на предел прочности на отрыв (адгезию) композитов на основе сополимера акриловой смолы (АС) к алюминиевому сплаву АМгб были получены образцы композитов с частицами ZnO в форме стержней и цветков, а также сферической формы. Испытания образцов композитов проводились в ОАО «Композит» (г. Королев) Страполовой В.Н.

Таблица 3

Предел прочности на отрыв сополимера акриловой смолы с различными добавками

№ образца Добавки к сополимеру акриловой смолы Предел прочности на отрыв (адгезия), Мпа

1 Без добавок 6,2 ± 0,6

2 Частицы 2пО в форме цветков 8,5 ± 0,9

3 Частицы ZnO в форме стержней 7,8 ± 0,8

4 Частицы ZnO сферической формы 6,8 ± 0,7

Как видно из таблицы 3, введение наночастиц 2пО сферической формы (0,2 мае. %) в сополимер АС повышает адгезию композита к алюминиевому сплаву АМгб на 9,6%. Введение частиц 2п0 в форме стержней (0,2 мае. %) повышает адгезию на 25,5%, а введение частиц ZnO в форме цветков (0,2 мае. %) повышает адгезию на 37,5%.

Выводы

1. Установлено, что при получении нано- и микрочастиц ZnO в форме стержней методом осаждения (прекурсор 2п(ЫОз)2, осадитель ГМТА) с увеличением температуры синтеза от 65°С до 95°С их средний диаметр увеличивается от 100 ± 50 до 210 ± 90 им, средняя длина частиц при этом возрастает от 0,8 ± 0,3 до 2,5 ± 0,6 мкм.

Показано, что в интервале температур 65 - 75°С образуются плохо сформированные стержнеобразные частицы с невысоким выходом, в диапазоне температур 75 - 85°С образуются полые стержни ZnO, при температуре выше 85°С образуются сплошные стержни ZnO.

2. Определены параметры синтеза частиц ZnO в форме стержней и цветков методом осаждения (прекурсор ZnS04, осадитель NaOH).

Установлено, что порядок смешения компонентов влияет на форму образующихся частиц:

- при добавлении раствора прекурсора в раствор осадителя избыточная по сравнению со стехиометрией реакции концентрация NaOH в растворе оказывает влияние на форму частиц ZnO. При избыточной концентрации NaOH в интервале 0,01 - 0,45М образуются частицы ZnO в форме цветков размером от 2,7 ± 0,8 мкм до 6,1 ± 1,0 мкм, в интервале избыточных концентраций 0,45 - 0,85М - частицы ZnO в форме стержней диаметром от 90 ± 30 нм до 400 ± 80 нм, а при избыточной концентрации более 0,85М -частицы не образуются;

- при добавлении раствора осадителя в раствор прекурсора образовывались частицы в форме стержней;

3. По результатам РФА установлено, что ZnO в форме стержней и в форме цветков соответствуют фазе ZnO со структурой гексагонального вюрцита.

4. Получены образцы композиционных материалов на основе эпоксидной смолы, содержащей частицы оксида цинка в форме стержней и цветков. Показано, что частицы оксида цинка в форме стержней более эффективно, чем частицы в форме цветков повышают механические характеристики эпоксидных композиционных материалов. Введение частиц ZnO в форме стержней (0,5 мае. %) диаметром 210 ± 90 нм и длиной 2,5 ± 0,6 мкм в эпоксиуретановый компаунд ЭТАЛ-148ТГ-2-1 повышает прочность композиции на разрыв на 18% и деформацию при разрушении на 74%.

5. Получены образцы композиционных материалов на основе акриловой смолы, содержащей частицы оксида цинка различных форм, и исследованы их адгезионные характеристики. Введение наночастиц ZnO

сферической формы (0,2 мае. %) в сополимер АС повышает адгезию композита к алюминиевому сплаву АМгб на 9,6%. Введение частиц ZnO в форме стержней (0,2 мае. %) повышает адгезию на 25,5%, а введение частиц ZnO в форме цветков (0,2 мае. %) повышает адгезию на 37,5%.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

1. Цзан Сяовэй, Авдеева A.B., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение наностержней оксида цинка химическими жидкофазными методами // Химическая технология, 2014. Т.15. вып.12. С. 715-722.

2. Авдеева A.B., Цзан Сяовэй, Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение наночастиц оксида цинка стержнеобразной формы методом осаждения // Химическая технология, 2014. Т.15. вып.12. С. 723-728.

3. Цзан Сяовэй, Авдеева A.B., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Влияние температуры и концентрации на размер и морфологию наностержней ZnO // Успехи в химии и химической технологии, 2014. Т.28. №6 (155). С. 73-75.

4. Цзан Сяовэй, Авдеева A.B., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Синтез наностержней оксида цинка // Менделеев-2014. Химическое материаловедение. Новые аналитические методы в химии: Тез. докл. VIII Всероссийская конференция с международным участием молодых учёных по химии. СПб., 2014. С. 241-242.

5. Цзан Сяовэй, Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Синтез наностержней Оксида цинка И Аннотация докладов. Научная сессия НИЯУ МИФИ-2014. М., 2014. Т.1.С. 231.

6. Цзан Сяовэй, Юртов Е.В. Влияние температуры на морфологию наностержней ZnO // Сборник научных трудов. Успехи в химии и химической технологии. М., 2013. Т.27. №.6. С. 119-121.

7. Цзан Сяовэй, Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение наноструктурированных пленок ZnO // Сборник научных трудов. Международной конференции по химической технологии ХТ'12. М., 2012. Т.2. С. 156-157.

Подписано в печать:

18.03.2015

Заказ № 10636 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autorcferat.ru