Комплексные подходы к характеризации наноалмазов детонационного синтеза и их коллоидных растворов (1105580), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Полученныйколлоидный раствор переносили в круглодонную колбу на 100 мл, снабженную охлаждаемымводой обратным холодильником, добавляли при интенсивном перемешивании около 20 млконцентрированной кислоты и кипятили 4 ч. После кипячения остаток помещали в 15 млполипропиленовыепробиркисзавинчивающимисякрышкамииотделялиосадокцентрифугированием при 1000 об/мин в течение 5 мин. Жидкость сливали, осадок многократно(5–7 раз) промывали дистиллированной водой, каждый раз центрифугируя в течение 5 мин. Принеобходимостипомереотмываниякислот(черезнесколькопромыванийначинаетобразовываться все более седиментационно-устойчивый раствор) можно постепенно увеличитьскорость центрифугирования до 2000 об/мин.
Скорость и время центрифугирования повышалиосторожно, так как чрезмерно большая гравитация приводит к образованию очень плотных итрудно отмываемых осадков. Осадок после промывания переносили в маленький стакан (на25 мл), помещали в сушильный шкаф и упаривали оставшуюся жидкость при 150–180C, затемпрокаливали осадок при 200С в течение 30 минут для удаления остатков кислот. Использовалиследующие концентрированные кислоты: H2SO4, HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, смесь HCl и HNO3(3:1 по объему), HClO4 с катализатором (смесь 5 мг K2Cr2O7 и 5 мг KMnO4). Для обработкиодной из навесок использовали вместо кислоты воду.120Методика 21.
Обработка RUDDM (2) хлорной кислотойНавеску наноалмазов RUDDM (2) (1.5 г) помещали коническую колбу на 100 мл,добавляли 15 мл дистиллированной воды и обрабатывали на ультразвуковой бане до полногорастворения НА (около 30 минут), периодически встряхивая раствор. После исчезновенияосадка НА в колбу при интенсивном перемешивании вносили 35 мл HClO4, и снова помещали вУЗБ на 30 мин. Затем раствор переносили в 250 мл (двугорлую) круглодонную колбу, добавлялиеще 100 мл кислоты и закрывали обратным холодильником.
Полученную смесь кипятили наколбонагревателе в течение 31 суток. Промежуточные пробы наноалмазов отбирали через 4, 7,14 и 21 суток. После кипячения раствор помещали в 15 мл полипропиленовые пробирки сзавинчивающимися крышками и отделяли осадок центрифугированием при 2000 об/мин втечение 5 мин. Жидкость сливали, осадок многократно промывали дистиллированной водой, дотех пор, пока наноалмазы не образуют седиментационно устойчивый коллоидный раствор (принеобходимостипомереотмываниякислотможнопостепенноувеличитьскоростьцентрифугирования до 4000 об/мин; скорость и время центрифугирования повышалиосторожно, так как чрезмерно большая гравитация приводит к образованию очень плотных итрудно отмываемых осадков). Этот раствор переносили в 100 мл стакан, помещали всушильный шкаф и упаривали досуха, затем на 20 мин повышали температуру до 230С дляудаления остатков кислот.Методика 22. Обработка наноалмазов смесью кислот №1 с катализаторомНавеску наноалмазов (2 г) помещали в 100 мл стакан, добавляли 50 мл воды идиспергировали в УЗВ до полного растворения алмазов (около 1 часа).
Отдельно в трехгорлойкруглодонной колбе на 500 мл, снабженной обратным холодильником, термометром со шкалойдо 200C и капельной воронкой смешали при интенсивном перемешивании и водяномохлаждении рубашки холодильника 50 мл HCl, 50 мл HNO3 и 100 мл HClO4. Жидкостьприобрела ярко–красный цвет, наблюдали выделение газов. По окончании выделения газовкапельную воронку удаляли и через химическую воронку с широкой трубкой быстро добавлялисухую смесь 100 мг K2Cr2O7 и 100 мг KMnO4. Дожидались окончания выделения газов, затемпри очень интенсивном перемешивании через химическую воронку быстро добавляли растворнаноалмазов воде. Делать это через капельную воронку нельзя, так как пары кислот приводят кмгновеннойагрегацииконцентрированногоколлоидногорастворананоалмазов,иобразовавшаяся масса забивает трубку капельной воронки.
После прибавления всего растворананоалмазов возвращали капельную воронку и через нее добавляли 100 мл H2SO4. Смеськипятили при температуре 155C в течение 30 ч. Отбор проб (15–20 мл реакционной смеси)проводили без прекращения нагревания при помощи стеклянной пипетки. Осадок отделяли на121центрифуге (или отстаиванием при больших объемах смеси), промывали и высушивали какописано в методике 20.Методика 23. Обработка наноалмазов смесью кислот №2 с катализаторомНавеску наноалмазов (1 г) помещали в 100 мл стакан, добавляли 20 мл воды идиспергировали в УЗВ до полного растворения алмазов (около 1 часа).
Отдельно в двугорлойкруглодонной колбе на 200 мл, снабженной обратным холодильником и термометром со шкалойдо 200C при интенсивном перемешивании и водяном охлаждении рубашки холодильника черезхимическую воронку с широкой трубкой быстро добавляли 10 мл HNO3, 20 мл HClO4. и 50 мгK2Cr2O7. затем раствор наноалмазов воде. Делать это через капельную воронку нельзя, так какпары кислот приводят к мгновенной агрегации концентрированного коллоидного растворананоалмазов, и образовавшаяся масса забивает трубку капельной воронки. После прибавлениявсего раствора наноалмазов добавляли 40 мл H2SO4, устанавливали термометр и кипятилисмесь при температуре 150–160C в течение нескольких (5–7) суток. Отбор проб (15–20 млреакционной смеси) проводили без прекращения нагревания при помощи стеклянной пипетки.Осадок отделяли на центрифуге (или отстаиванием при больших объемах смеси), промывали ивысушивали как описано в методике 20.Методика 24.
Обработка наноалмазов NaOHНавеску наноалмазов (~ 0.1 г) помещали в стеклянную пробирку, добавляли ~2 мл воды идиспергировали в УЗВ до полного растворения осадка (около 30 мин). К полученномуколлоидному раствору добавляли ~ 0.2 г NaOH. Полученную суспензию перемешивали намагнитной мешалке в течение 1–2 ч. Осадок после отстаивания отделяли, промывали ивысушивали как описано в методике 20.Методика 25. Обработка наноалмазов HCl и NaOH.Навеску наноалмазов (~ 0.1 г) помещали в стеклянную пробирку, добавляли ~2 мл воды идиспергировали в УЗВ до полного растворения осадка (около 30 минут). К полученномураствору добавляли ~ 5 мл 1 н HCl и перемешивали.
Полученный осадок отделяли нацентрифуге(2000 об/мин,5 мин),двукратнопромываливодойспоследующимцентрифугированием в таком же режиме. Полученный осадок разделяли на две равные части.Одну часть высушивали при 140–150С в течение 1 ч., другую помещали в стеклянныйстаканчик, добавляли ~ 5 мл 1 н NaOH и обрабатывали в ультразвуковой бане в течение 1 ч.Полученный осадок отделяли на центрифуге как описано выше, 4-х кратно промывали водой(до полного растворения без заметного осаждения в центрифуге при 15000 об/мин в течение5 мин). Полученный раствор упаривали в сушильном шкафу при 140–150С досуха.122Методика 26. Обработка наноалмазов азотной кислотой в автоклавахНавеску порошка наноалмазов около 250.0 мг помещали в тефлоновый автоклав XF100для микроволнового разложения, добавляли 10 мл HNO3, слегка перемешивали, закрываликрышкой и помещали в микроволновуюпредставленных в таблицепечь.
Разложения проводили в условиях,13. После окончания процесса суспензию переносили вполипропиленовые пробирки объемом 15 мл, промывали и высушивали как описано вметодике 20.5.1.5. Методики исследованийМетодика 27. Регистрация и обработка спектров поглощения в средней ИК областиСпектры поглощения наноалмазов в средней ИК области регистрировали при помощиприставки однократного нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазнымкристаллом (кристаллы любых других типов использовать нельзя из-за неизбежногонеобратимого повреждения их поверхности). Образцами являлись непосредственно сухиепорошки наноалмазов в нормальных условиях (атмосферное давление, комнатная температура ивлажность), за исключением отдельных случаев, таких как регистрация спектров наноалмазовпри высыхании раствора (см. методику 28).Образцы порошков наноалмазов (навеска ~1–2 мг) наносили непосредственно наалмазный кристалл и прижимали сверху винтом с круглой плоской насадкой (диаметром около2 мм).
В результате между плоскостями насадки и кристалла НПВО формировалась тонкаятаблетка, от нижней границы которой и происходило отражение ИК-луча. В силу чрезвычайнослабого поглощения ИК-излучения наноалмазами для получения воспроизводимых результатов,лишенныхартефактов,передкаждойновойрегистрациейспектраобразцазановорегистрировали спектр фона.
Это позволяло нивелировать малые, но значимые при такомпоглощенииизменения алмазнойповерхности, которые происходилиподдействиемнаноалмазов (например, появление микроцарапин) и приводили к искажению фонового спектра.После каждого образца наноалмазов поверхность кристалла НПВО тщательно протираличистой влажной, а затем сухой фильтровальной бумагой. Параметры регистрации спектровприведены в табл. 26.Все ИК-спектры обрабатывались в программе Bruker OPUS 6.5 следующим образом.Спектры НПВО преобразовывали (с помощью программной функции конвертации спектра) вспектры поглощения, представленные в единицах оптической плотности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
