Комплексные подходы к характеризации наноалмазов детонационного синтеза и их коллоидных растворов (1105580), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Наноалмазы WND подвергают воздействию другой кислотной смеси и неочищают столь тщательно. Наноалмазы марки RUDDM после выделения модифицируютнеорганическими реагентами (для удаления поверхностных примесей) и фракционируют поразмерам частиц. Относительно других марок наноалмазов информации по производству нет,но можно уверенно утверждать, что технологический цикл в каждом случае имеет своиособенности.40Таблица 3 — Торговые марки наноалмазов детонационного синтеза, использованные вработе, с указанием их производителя и обозначения в работе.ОбозначениеRUDDM (1) aRUDDM (2) aRUDDM (3) aRUDDMнефракционированныеRDDMSDNDWNDGG01G02G01PNanoAmando 2009 aТорговая марка НА и описаниепроизводителяМодифицированные наноалмазы маркиRUDDM, фракция 0–150 нмМодифицированные наноалмазы маркиRUDDM, нефракционированныеМодифицированные наноалмазы маркиRDDM, фракция 0–125 нмSingle-Digit NanoDiamonds, «одиночные»наноалмазыWNDОчищенные наноалмазы марки GNanoPure-G01, водная суспензия наноалмазовмарки G01Экстра-чистые наноалмазы марки G02Положительно заряженные наноалмазы маркиG01NanoAmando 2012 aНаноалмазы марки NanoAmandoУДА-ТАНУДА-ТАНУДА-СТПУДА-СТПУДАГУДА-СУДАГ, алмазоуглеродный порошокУДА-С, ультрадисперсный алмазный порошокУДА-С-ГО, ультрадисперсный алмазныйпорошок глубокой очисткиУДА-СП, ультрадисперсный алмазУДА-ГО-СП, ультрадисперсный алмазглубокой очисткиУДА-ГО-СП-М1, модифицированныйультрадисперсный алмаз, тип M1УДА-С-ГОУДА-СПУДА-ГО-СПУДА-ГО-СП-М1УДА-ГО-СП-М2УДА-ГО-СП-М2, модифицированныйультрадисперсный алмаз, тип M2UDD-AlitUDD, ультрадисперсный алмазный порошокUDD-NanoGroupUDD, ультрадисперсные алмазыaразличные партии одной и той же марки наноалмазов, полученные в разное время.Производитель«РеалДзержинск», г.Дзержинск,РоссияPlasmaChemGmbH, ГерманияNanoCarbonResearch InstituteCo., Ltd., ЯпонияСКТБ «Технолог»,Санкт- Петербург,РоссияЛаборатория УДАОАО ФНПЦАлтай г.
Бийск,РоссияНаучнопроизводственноезакрытоеакционерноеобщество (НПЗАО) «Синта»,РеспубликаБеларусь«ALIT», Киев,Украина«NanoGroup Co.»Прага, Чехия412.2. Общелабораторное оборудование и расходные материалыВзвешивание порошков наноалмазов и всех реагентов проводили на поверенныханалитических весах Ohaus Explorer Pro («OHAUS Corporation», Швейцария; пределвзвешивания 210 g, d = 0.1 mg) и Kern 770 («KERN & SOHN GmbH», Германия; пределвзвешивания 210 g, d = 0.1 mg).Микрообъемы отбирали механическими поверенными автоматическими дозаторамиEppendorf Pro («Eppendorf International», Germany) с варьируемым объемом дозирования 20–200 мкл, 100–1000 мкл, 500–5000 мкл и 1000–10000 мкл.
Дозаторы регулярно (1 раз в 3 мес.)проходили внутрилабораторный контроль правильности показаний в соответствии с ISO 8655-22002 [267] и ГОСТ 28311-89 [268].Для приготовления водных дисперсий использовали ультразвуковую ванну (УЗВ)ГРАД 28–35 (ЗАО «Град–Технолоджи»). Растворы, пленки и порошки высушивали в сушильномшкафу A SNOL 20/300 («Снол-Терм», Россия) с цифровым контролем температуры.Базовые растворы для приготовления рабочих готовили в наливных мерных колбах Акласса(соответствует1-муклассуточностипоГОСТ1770-74[269])емкостью(50.000 ±0.060) мл.
Рабочие растворы готовили в наливных мерных колбах разного объема (25,50, 100, 250, 500, 1000 мл) 2-го класса точности в соответствии с ГОСТ 1770-74. Растворытитрантов готовили в наливных мерных полипропиленовых колбах Vitlab (VITRI GmbH & Co.KG, Германия) B-класса (соответствует 2-му классу точности по ГОСТ 1770-74) емкостью(1000 ± 0.80) мл и (500 ± 0.50) мл. Все применяемые колбы прошли первичную поверку поГОСТ 1770-74 и ГОСТ 8.234-77 [270] на соответствие заявленной точности.Готовые растворы при необходимости хранили в закрытых боросиликатных бутыляхSchott Duran (DURAN Group GmbH, Германия) или в полипропиленовых широкогорлыхбутылях Vitlab.Прочая стеклянная посуда (обратные холодильники, круглодонные и конические колбы,воронки, пробирки и т.п.) изготовлена из химически стойкого лабораторного стекла.
Титрованиепроводили в полипропиленовых сосудах (контейнерах), емкостью 40 мл (ООО «КомпанияАпекслаб»). Отбор навесок наноалмазов осуществляли при помощи шпателей из нержавеющейстали («Bochem Instrumente GmbH», Германия).Рабочиерастворы,объемомдо2.0 млготовиливполипропиленовыхмикроцентрифужных пробирках типа Eppendorf, объемом 2.0 мл (ООО «Компания Апекслаб»).Центрифугированиепроводиливградуированныхполипропиленовыхцентрифужныхпробирках на 15 мл, типа «Falcon» (Axygen, США).
Для приготовления растворов использовали42механические дозаторы со сменными универсальными полипропиленовыми наконечниками,объемом 200, 1000 и 5000 мкл (Axygen, США; Biohit Group, Финляндия).Для приготовления всех водных растворов использовали деионизованную воду I Типа(18.2 MΩ·cm при 25С) полученную при помощи системы Milli-Q Academic («Millipore»,Франция), удовлетворяющую требованиям ГОСТ Р 52501-2005, ИСО 3696-1987 [271].2.3.
Обработка и визуализация результатов измеренийПолученные данные экспортированы в среду MS Office Excel Профессиональный плюс2010 (32-разрядная версия № 14.0.5128.5000), там же проведены основные расчеты. Длястатистической обработки данных использовали OriginPro 8.1 SR3 (версия № 8.1.34.90) дляпостроения графиков — SigmaPlot 11.0 (версия № 11.0.0.77) и SigmaPlot 12.0 (версия №12.0.0.82).Коэффициенты корреляции, границы доверительного интервала, стандартное отклонение,относительное стандартное отклонение, предел обнаружения и минимально определяемуюконцентрацию вычисляли согласно правилам представления результатов химического анализапо рекомендациям IUPAC 1998 [272].Все концентрации коллоидных растворов наноалмазов и расчеты микропримесногосостава приведены для воздушно-сухих образцов, если специально не оговорено иное.Подробнее см.
главу 4.43ГЛАВА 3. Оценка размеров кристаллических ядернаноалмазных частиц и степени их агрегацииОсновой всех ценных свойств наноалмазов является тот факт, что они представляют собойкристаллическую структуру нанометрового размера. Диапазон размеров этих структуротносительно узкий: 2–10 нм [192-194] или, в определенных условиях, 2–20 нм [195]. Тем неменее, с точки зрения микромира, особенно когда идет речь о клеточных структурах, длябиолого-медицинских исследований in vivo, это относительно широкий диапазон. И посколькуодной из важнейших целей всех современных исследований в области наноалмазов являетсяполучение как можно более чистого и монодисперсного материала, то определение размеровпервичных кристаллов представляет собой важную задачу.Прямое определение размеров столь малых частиц доступно лишь очень ограниченномучислу методов, фактически для этого используют только различные виды электроннойспектроскопии. Однако для кристаллических структур размером менее 100 нм, возможнокосвенное определение размера (строго говоря, усредненного размера областей когерентногорассеяния, ОКР), основанное на использовании эффекта уширения линий рентгеновскойдифракции.
Рентгеновская дифрактометрия — относительно доступный метод объемного, а нелокального (как ЭМ) анализа, который к тому же практически не требует пробоподготовкитвердых образцов (в отличие от ЭМ), за исключением измельчения. Кроме того, его результатылегко интерпретируются и без дополнительных экспериментов дают информацию не только оразмере, но и о чистоте образца. С другой стороны, в образцах наноалмазов содержатся восновном агрегаты, а не первичные частицы, и возникает разница между размерами ОКР исредним размером реальных наноалмазных частиц.Другим методом, позволяющим оценивать размер частиц в порошке, является метод ДСКс использованием уравнения Гиббса–Кельвина (см.
ниже). Достоинства этого подхода состоят вчувствительности к изменениям размера частиц, а также воспроизводимости измерений,экспрессности и легкости получения данных и их интерпретации [273, 274]. Этот методиспользовался ранее для физико-химических исследований пористых материалов, однако, дляхарактеристики наноматериалов впервые используется в настоящей работе. Методологическойзадачей этой части работы являлось сопоставление данных, получаемых из ДСК, с даннымидругих методов, прежде всего РД и ПЭМ, для экспресс-оценки размера первичных частиц истепени агрегации наноалмазов.Практической задачей исследований, изложенных в данной главе, было определение исопоставление размеров первичных кристаллов наноалмазов разных марок и степениагрегации; выделение частиц с минимальным размером.443.1.
Расчетная частьОсновнаячастьрезультатовполученаспомощьюрентгеновскойпорошковойдифрактометрии, а также дифференциальной сканирующей калориметрии. Для регистрациидифрактограммиспользовалсяприборс/геометрией,т.е.строгогоризонтальнорасположенный образец оставался неподвижным, а изменение углов осуществлялосьсинхронным перемещением рентгеновской трубки и детектора. Отдельные данные по размерам,полученным при помощи РД, сопоставлялись с полученными с помощью просвечивающейэлектронной микроскопии, поскольку это единственный доступный на текущий момент методпрямого наблюдения структур нанометрового размера, а также с результатами расчетов изданных ДСК.3.1.1.
Расчеты размеров по данным рентгеновскойдифрактометрииРентгеновская дифрактометрия позволяет не только определять качественный иполуколичественный фазовый состав пробы, но и параметры кристаллитов, такие как среднийразмер ОКР, распределение ОКР по размерам, анизотропия формы частиц, различные видыискажений кристаллической решетки и другие. Изучение таких параметров основано на анализепрофиля дифрактограммы. В частности, известен эффект уширения дифракционныхмаксимумов, открытие которого позволило Шерреру в 1918 году вывести уравнение [275],связывающее размер кристаллитов (областей когерентного рассеяния) c шириной профилейдифракционных линий:= cos ,(5)где L — средний размер ОКР (нм); K — безразмерный коэффициент Шеррера, учитывающийформу ОКР; — длина волны излучения трубки (нм, в случае Cu K = 0.154051 нм); β —ширина линии (радианы), — угол дифракции (радианы).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
