RU2515858C2 - Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production - Google Patents

Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2515858C2
RU2515858C2 RU2012115802/05A RU2012115802A RU2515858C2 RU 2515858 C2 RU2515858 C2 RU 2515858C2 RU 2012115802/05 A RU2012115802/05 A RU 2012115802/05A RU 2012115802 A RU2012115802 A RU 2012115802A RU 2515858 C2 RU2515858 C2 RU 2515858C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanostructures
carbon
metal
suspension
finely
Prior art date
Application number
RU2012115802/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012115802A (en
Inventor
Владимир Иванович Кодолов
Максим Анатольевич Чашкин
Вера Владимировна Тринеева
Андрей Иванович Захаров
Ольга Александровна Ковязина
Марина Александровна Вахрушина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол" filed Critical Открытое акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол"
Priority to RU2012115802/05A priority Critical patent/RU2515858C2/en
Publication of RU2012115802A publication Critical patent/RU2012115802A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515858C2 publication Critical patent/RU2515858C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of physical and colloidal chemistry and can be used in obtaining polymer compositions. Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures is obtained by interaction of nanostructures and polyethylene polyamine. First, powder of carbon metal-containing nanostructures, representing nanoparticles of 3d-metal, such as copper, or cobalt, or nickel, stabilised in carbon nanostructures, are mechanically crushed, after which, mechanically ground together with introduced in portions polyethylene polyamine until content of nanostructures not higher than 1 g/ml is reached.
EFFECT: invention ensures reduction of energy consumption due to the fact that obtained finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures is capable of recovery as a result of simple mixing.
2 cl, 5 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области физической и коллоидной химии и заключается в получении тонкодисперсных органических суспензий наноструктур, используемых при модификации эпоксидных композиций.The invention relates to the field of physical and colloidal chemistry and consists in obtaining finely divided organic suspensions of nanostructures used in the modification of epoxy compositions.

Известна органическая суспензия для модификации эпоксидной смолы («Оптимизация свойств эпоксидных композитов, модифицированных наночастицами» Т.А. Низина, П.А. Кисляков, Строительные материалы 2009, №9, стр.78-80), содержащая фуллероидный многослойный синтетический наномодификатор астрален NTC, диспергированный в полиэтиленполиамине (ПЭПА), являющемся отвердителем эпоксидных смол.Known organic suspension for the modification of epoxy resin ("Optimization of the properties of epoxy composites modified with nanoparticles" T.A. Nizina, P.A. Kislyakov, Building Materials 2009, No. 9, pp. 78-80) containing a fulleroid multilayer synthetic nanomodifier Astralen NTC dispersed in polyethylene polyamine (PEPA), which is a hardener of epoxy resins.

Для изготовления известной суспензии в ПЭПА в количестве 0,0075-0,03% вводили фуллероидный многослойный синтетический наномодификатор астрален NTC. Смесь диспергировали ультразвуком с интенсивностью 22 кВт/м2 частотой 18 кГц при мощности 40 Вт. Полученная суспензия сохраняла устойчивость в течение нескольких дней, по истечении которых происходила коагуляция дисперсной фазы и уменьшалась ее активность.For the manufacture of a known suspension in PEPA in the amount of 0.0075-0.03%, a fulleroid multilayer synthetic nanomodifier astralen NTC was introduced. The mixture was dispersed by ultrasound with an intensity of 22 kW / m 2 frequency of 18 kHz at a power of 40 watts. The resulting suspension remained stable for several days, after which the dispersed phase coagulated and its activity decreased.

Недостатком известной суспензии является малая агрегативная устойчивость, ограничивающая использование суспензии в промышленном масштабе, в длительных производственных циклах.A disadvantage of the known suspension is the low aggregative stability, limiting the use of the suspension on an industrial scale, in long production cycles.

Известна суспензия углеродных нанотрубок, количество диспергированной добавки в которой составляет не более 1 г/мл, см. пат. US №6783746, опубл. 2004 г.A known suspension of carbon nanotubes, the amount of dispersed additives in which is not more than 1 g / ml, see US Pat. US No. 6783746, publ. 2004 year

Известная суспензия получена с использованием перетирания углеродных нанотрубок с поверхностно-активным веществом (ПАВ), содержащим ПЭПА. В процессе перетирания происходит физическая сорбция молекул ПАВ на поверхности наноструктур, повышающая стабильность наноструктур.A known suspension was obtained using the grinding of carbon nanotubes with a surfactant containing PEPA. During grinding, physical sorption of surfactant molecules on the surface of nanostructures occurs, which increases the stability of nanostructures.

Недостатком известной суспензии является низкая прочность оболочки ПАВ на поверхности активных углеродных нанотрубок, что приводит к десорбции молекул ПАВ и выделению наноструктур с последующей их необратимой коагуляцией, например, в результате изменения температуры или другом воздействии при хранении суспензий. Это исключает возможность восстановления суспензии наноструктур без значительных энергетических затрат.A disadvantage of the known suspension is the low strength of the surfactant shell on the surface of active carbon nanotubes, which leads to the desorption of surfactant molecules and the release of nanostructures with their subsequent irreversible coagulation, for example, as a result of temperature changes or other effects during storage of suspensions. This eliminates the possibility of restoring a suspension of nanostructures without significant energy costs.

Наиболее близким техническим решением является тонкодисперсная органическая суспензия углеродных металлсодержащих наноструктур (патент RU №2436623, опубл. 20.12.2011 г.). Известная суспензия содержит диспергированные в среде ПЭПА углеродные наноструктуры, включающие 3d-металл (медь, или кобальт, или никель и его соединения). Для изготовления известной суспензии использованы углеродные металлсодержащие наноструктуры, приготовленные в комбинированной полимерной матрице поливинилового спирта и ПЭПА методом низкотемпературного синтеза с добавлением в качестве металлсодержащей фазы водных растворов солей меди, или кобальта, или никеля (патент RU №2323876, опубл. 19.05.2008 г.).The closest technical solution is a finely divided organic suspension of carbon metal-containing nanostructures (patent RU No. 2436623, publ. 12/20/2011). The known suspension contains carbon nanostructures dispersed in PEPA medium, including 3d metal (copper, or cobalt, or nickel and its compounds). For the manufacture of the known suspension, carbon-containing metal nanostructures were used, prepared in the combined polymer matrix of polyvinyl alcohol and PEPA by low-temperature synthesis with the addition of aqueous solutions of copper or cobalt or nickel salts as the metal-containing phase (patent RU No. 2323276, publ. May 19, 2008 )

Способ изготовления суспензии включает предварительное промывание порошка углеродных металлсодержащих наноструктур слабощелочным раствором для удаления ионов хлора и высушивание. Высушенные наноструктуры механически измельчают, затем порционно добавляют при смешении в ПЭПА в количестве не более 5 мг/мл.A method of manufacturing a suspension includes pre-washing the powder of carbon metal-containing nanostructures with a slightly alkaline solution to remove chlorine ions and drying. The dried nanostructures are mechanically ground, then added portionwise when mixed in PEPA in an amount of not more than 5 mg / ml.

Известная суспензия, содержащая диспергированные в среде ПЭПА углеродные наноструктуры, включающие 3d-металл (медь, или кобальт, или никель и его соединения), сохраняет агрегативную устойчивость от 20 до 35 дней.A known suspension containing carbon nanostructures dispersed in PEPA medium, including 3d metal (copper, or cobalt, or nickel and its compounds), retains aggregative stability from 20 to 35 days.

Физическая сорбция молекул ПЭПА на поверхности наноструктур, происходящая в результате смешения компонентов, не обеспечивает достаточно сильного взаимодействия молекул ПЭПА с наноструктурами; после 20-35 дней хранения наноструктуры коагулируют - образуют агломераты, происходит их седиментация. Превышение порога содержания углеродных металлсодержащих наноструктур в суспензии (5 мг/мл) приводит к быстрой коагуляции частиц и потере активности. Использование при синтезе в качестве металлсодержащей фазы хлоридов металлов предполагает вымывание ионов хлора, которое приводит к разрыхлению структуры и дестабилизации углеродных оболочек, что в свою очередь снижает активность наноструктур. Для восстановления известных суспензий данных наноструктур необходимо разрушить образовавшиеся агломераты, что связано с большими энергозатратами и не всегда представляется возможным. Кроме того, необходимость вымывания хлора ведет к дополнительным энергетическим затратам и является неприемлемым в длительных производственных циклах. Таким образом, применение суспензии в промышленном масштабе ограничивается агломерацией углеродных металлсодержащих наноструктур, низким порогом содержания дисперсной фазы (не более 5 мг/мл) и необходимостью предварительного промывания наноструктур слабощелочными растворами.Physical sorption of PEPA molecules on the surface of nanostructures, resulting from the mixing of components, does not provide a sufficiently strong interaction of PEPA molecules with nanostructures; after 20-35 days of storage, the nanostructures coagulate - they form agglomerates, sedimentation occurs. Exceeding the threshold of the content of carbon metal-containing nanostructures in suspension (5 mg / ml) leads to rapid coagulation of particles and loss of activity. The use of metal chlorides in the synthesis as a metal-containing phase involves leaching of chlorine ions, which leads to loosening of the structure and destabilization of carbon shells, which in turn reduces the activity of nanostructures. To restore the known suspensions of these nanostructures, it is necessary to destroy the formed agglomerates, which is associated with high energy consumption and is not always possible. In addition, the need for leaching of chlorine leads to additional energy costs and is unacceptable in long production cycles. Thus, the use of the suspension on an industrial scale is limited by the agglomeration of carbon metal-containing nanostructures, a low threshold for the content of the dispersed phase (not more than 5 mg / ml), and the need for preliminary washing of the nanostructures with weakly alkaline solutions.

Техническим эффектом изобретения является получение суспензии, способной к восстановлению в результате простого перемешивания без использования значительных энергозатрат.The technical effect of the invention is to obtain a suspension capable of recovering as a result of simple mixing without the use of significant energy costs.

Восстановление суспензии углеродных металлсодержащих наноструктур - разрушение образовавшихся в ходе коагуляции агрегатов частиц углеродных металлсодержащих наноструктур с сохранением исходных размеров частиц и равномерное распределение частиц по объему дисперсионной среды.The recovery of a suspension of carbon metal-containing nanostructures is the destruction of the aggregates of particles of carbon metal-containing nanostructures formed during coagulation while maintaining the original particle size and uniform distribution of particles throughout the dispersion medium.

Для достижения технического эффекта изобретения в способе изготовления тонкодисперсной органической суспензии углеродных металлсодержащих наноструктур взаимодействием наноструктур и полиэтиленполиамина порошок углеродных металлсодержащих наноструктур, представляющих собой наночастицы 3d-металла, такого как медь, или кобальт, или никель, стабилизированные в углеродных наноструктурах, механически измельчают, затем перетирают совместно с порционно вводимым полиэтиленполиамином. При этом содержание наноструктур в смеси не превышает 1 г/мл.To achieve the technical effect of the invention in a method for producing a finely dispersed organic suspension of carbon metal-containing nanostructures by the interaction of nanostructures and polyethylene polyamine, the powder of carbon metal-containing nanostructures, which are 3d metal nanoparticles, such as copper, or cobalt or nickel, stabilized in carbon nanostructures, is ground mechanically, then ground in conjunction with a portion-administered polyethylene polyamine. The content of nanostructures in the mixture does not exceed 1 g / ml.

При перетирании ПЭПА и углеродных наноструктур со стабилизированными внутри наночастицами металла в результате механохимической реакции на поверхности углеродных металлсодержащих наноструктур (частиц нанокомпозитов) образуются амино-группы (М.А. Чашкин. Особенности модификации металл/углеродными нанокомпозитами эпоксидных композиций холодного отверждения и исследование свойств полученных полимерных композиций. // Автореферат дисс. канд. техн. наук. - Пермь: ПНИПУ, 2012. 17 с.).When grinding PEPA and carbon nanostructures with metal nanoparticles stabilized inside, as a result of a mechanochemical reaction, amino groups are formed on the surface of carbon metal-containing nanostructures (nanocomposites particles) (MA Chashkin. Features of metal / carbon nanocomposites modification of cold cured epoxy compositions and study of the properties of the obtained polymer compositions. // Abstract of Diss. Candidate of Technical Sciences. - Perm: PNIPU, 2012.17 p.).

Углеродные металлсодержащие наноструктуры, представляющие собой наночастицы 3d-металла, такого как медь, или кобальт, или никель, стабилизированные в углеродных наноструктурах, отличаются упорядоченностью структуры за счет ассоциирования углеродной оболочки с кластерами 3d-металла. Благодаря наличию свободных орбиталей 3d-металлы обладают высокой координационной способностью. В составе ПЭПА атомы азота имеют неподеленную электронную пару, поэтому при совместном перетирании компонентов между углеродными металлсодержащими наноструктурами (частицами нанокомпозита) и молекулами ПЭПА происходит химическое взаимодействие с образованием азотсодержащих групп на поверхности углеродных металлсодержащих наноструктур. При этом снижается поверхностная энергия наноструктур, часть которой затрачивается на образование азотсодержащих групп на поверхности углеродных металлсодержащих наноструктур.Carbon metal-containing nanostructures, which are nanoparticles of a 3d metal, such as copper, or cobalt, or nickel, stabilized in carbon nanostructures, are structurally ordered due to the association of the carbon shell with 3d metal clusters. Due to the presence of free orbitals, 3d metals have a high coordination ability. The nitrogen atoms in the PEPA contain an unshared electron pair; therefore, when the components are rubbed together between carbon metal-containing nanostructures (nanocomposite particles) and PEPA molecules, a chemical interaction occurs with the formation of nitrogen-containing groups on the surface of carbon metal-containing nanostructures. In this case, the surface energy of nanostructures decreases, part of which is spent on the formation of nitrogen-containing groups on the surface of carbon metal-containing nanostructures.

Углеродная пленка на поверхности наночастиц 3d-металла защищает их от окисления и инициирует появление азотсодержащих групп на поверхности наноструктур, которые повышают стабильность углеродных металлсодержащих наноструктур, препятствуя необратимой коагуляции дисперсной фазы.The carbon film on the surface of 3d metal nanoparticles protects them from oxidation and initiates the appearance of nitrogen-containing groups on the surface of nanostructures, which increase the stability of carbon metal-containing nanostructures, preventing the irreversible coagulation of the dispersed phase.

При хранении суспензии молекулы ПЭПА и наноструктуры, содержащие азот, в оболочке ассоциируются между собой с помощью водородных связей между азотсодержащими группами NH, NH2. Образуются флоккулы - «агрегаты» из наноструктур, соединенных между собой через молекулы ПЭПА посредством слабых водородных связей.During storage of the suspension, PEPA molecules and nanostructures containing nitrogen in the shell are associated with each other using hydrogen bonds between the nitrogen-containing groups NH, NH 2 . Floccules are formed - “aggregates” of nanostructures interconnected via PEPA molecules via weak hydrogen bonds.

Агрегаты имеют более слабые связи между частицами внутри совокупности, чем агломераты (Энциклопедический словарь нанотехнологий. - 2010, http://dic.academic.ru/dic.nsf/nanotechnology/355). Флоккулы-«агрегаты» легко разрушаются при перемешивании содержимого суспензии без применения специальных устройств, и дисперсная фаза равномерно распределяется по объему дисперсионной среды, приобретая исходные размер и активность.Aggregates have weaker bonds between particles within the aggregate than agglomerates (Encyclopedic Dictionary of Nanotechnology. - 2010, http://dic.academic.ru/dic.nsf/nanotechnology/355). Floccules “aggregates” are easily destroyed by mixing the contents of the suspension without the use of special devices, and the dispersed phase is evenly distributed over the volume of the dispersion medium, acquiring the original size and activity.

Возможность восстановления суспензии позволяет использовать ее в длительных производственных циклах, например, при массовом производстве сосудов высокого давления методом сухой намотки.The ability to restore the suspension allows it to be used in long production cycles, for example, in the mass production of pressure vessels by dry winding.

При концентрации наноструктур более 1 г/мл в суспензии спустя несколько дней хранения образуются трудноразрушаемые агломераты.At a concentration of nanostructures of more than 1 g / ml in suspension, after several days of storage, hard-to-break agglomerates are formed.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг.1. Таблица оптических плотностей тонкодисперсных суспензий углеродных медь-, никель- и кобальтсодержащих наноструктур при концентрации наноструктур 0,1 мг/мл на день изготовления и после восстановления.Figure 1. Table of optical densities of finely dispersed suspensions of carbon copper, nickel and cobalt-containing nanostructures at a nanostructure concentration of 0.1 mg / ml on the day of manufacture and after recovery.

Фиг.2. Фотографии «устаревшей» суспензии (а) и суспензии после восстановления (б).Figure 2. Photos of the "obsolete" suspension (a) and suspension after recovery (b).

Фиг.3. ИК-спектры тонкодисперсных суспензий углеродных медьсодержащих (а, б), никельсодержащих (в, г) и кобальтсодержащих (д, е) наноструктур соответственно на день изготовления (а, в, д) и после восстановления (б, г, е) на день начала «старения» суспензии - пятый день после изготовления суспензии при концентрации наноструктур 1 г/мл.Figure 3. IR spectra of finely dispersed suspensions of carbon-containing copper (a, b), nickel-containing (c, d) and cobalt-containing (e, e) nanostructures, respectively, on the day of manufacture (a, c, e) and after recovery (b, d, e) on the day the beginning of the “aging” of the suspension - the fifth day after the manufacture of the suspension at a concentration of nanostructures of 1 g / ml

Фиг.4. ИК-спектры тонкодисперсных суспензий углеродных медьсодержащих (а, б), никельсодержащих (в, г) и кобальтсодержащих (д, е) наноструктур соответственно на день изготовления (а, в, д) и после восстановления (б, г, е) при концентрации наноструктур 0,1 мг/мл.Figure 4. IR spectra of finely dispersed suspensions of carbon-containing copper (a, b), nickel-containing (c, d) and cobalt-containing (e, e) nanostructures, respectively, on the day of manufacture (a, c, e) and after reduction (b, d, e) at a concentration nanostructures 0.1 mg / ml.

Фиг.5 ИК-спектры тонкодисперсной суспензии углеродных медьсодержащих наноструктур с концентрацией 1 г/мл: контрольный в день изготовления (а), на пятый день после приготовления до восстановления (б) и после восстановления (в).Figure 5 IR spectra of a finely dispersed suspension of carbon-containing copper nanostructures with a concentration of 1 g / ml: control on the day of manufacture (a), on the fifth day after preparation before recovery (b) and after recovery (c).

При изготовлении суспензий использовали известные углеродные металлсодержащие наноструктуры, полученные в матрице поливинилового спирта методом низкотемпературного синтеза с добавлением в качестве металлсодержащей фазы оксидов меди, или кобальта, или никеля (Патент РФ №2337062, публ. 2008 г.; Тринеева В.В., Маева И.С., Денисов В.А., Кодолов В.И. Получение наноструктур на основе металлоксидных соединений и поливинилового спирта. // Сборник трудов Международной конференции. Нанотехнологии для экологичного и долговечного строительства, 2010, С.68-72; Кодолов В.И., Ковязина О.А., Тринеева В.В., Васильченко Ю.М., Бахрушина М.А., Чмутин И.А. О производстве металлуглеродных нанокомпозитов, водных и органических тонкодисперсных суспензий на их основе. - Сайт ОАО «Ижевский электромеханический завод «Купол». - Режим доступа: http://www.kupol.ru/system/files/o_proizvodstve_metalluglerodnyh_nanokompozitov_vodnyh_i_organicheskih_tonkodispersnyh_suspenziy_na_ih_osnove.pdf, свободный).Suspensions were made using known carbon metal-containing nanostructures obtained in a polyvinyl alcohol matrix by low-temperature synthesis with the addition of copper or cobalt or nickel oxides as a metal-containing phase (RF Patent No. 2337062, publ. 2008; Trineeva V.V., Maeva I.S., Denisov V.A., Kodolov V.I. Obtaining nanostructures based on metal oxide compounds and polyvinyl alcohol. // Proceedings of the International Conference. Nanotechnology for Green and Durable Construction, 2010, P.68-72; K odolov V.I., Kovyazina O.A., Trineeva V.V., Vasilchenko Yu.M., Bakhrushina M.A., Chmutin I.A. On the production of metal-carbon nanocomposites, aqueous and organic fine suspensions based on them .-- The site of OJSC Izhevsk Electromechanical Plant Kupol. - Access mode: http://www.kupol.ru/system/files/o_proizvodstve_metalluglerodnyh_nanokompozitov_vodnyh_i_organicheskih_tonkodispersnyh_suspenziy_na_ih_osnove.

Углеродные металлсодержащие наноструктуры представляют собой наночастицы 3d-металла, такого как медь, или кобальт, или никель, стабилизированные в углеродных наноструктурах (покрытые углеродной пленкой-оболочкой, состоящей из углеродных волокон, ассоциированных с кластерами металлов). Наноструктуры в зависимости от температуры синтеза могут иметь вид пленок, шаров, трубок.Carbon metal-containing nanostructures are nanoparticles of a 3d metal, such as copper, or cobalt, or nickel, stabilized in carbon nanostructures (coated with a carbon film-shell consisting of carbon fibers associated with metal clusters). Nanostructures, depending on the synthesis temperature, can take the form of films, balls, and tubes.

Для получения суспензии порошок углеродных металлсодержащих наноструктур механически измельчали. При этом происходит предварительная активация наноструктур за счет разрушения большей части агрегатов и агломератов, образовавшихся ввиду высокой активности наноструктур в процессе хранения порошка.To obtain a suspension, the powder of carbon metal-containing nanostructures was mechanically ground. In this case, preliminary activation of nanostructures occurs due to the destruction of most of the aggregates and agglomerates formed due to the high activity of nanostructures during storage of the powder.

Затем порошок углеродных металлсодержащих наноструктур совместно с порционно вводимым ПЭПА механически перетирали до достижения содержания наноструктур в смеси не более 1 г/мл.Then, the powder of carbon metal-containing nanostructures together with the portion-injected PEPA was mechanically grinded until the content of nanostructures in the mixture was not more than 1 g / ml.

При совместном перетирании порошка углеродных металлсодержащих наноструктур с ПЭПА помимо наиболее полного разрушения оставшихся после механического измельчения агрегатов и агломератов происходит взаимодействие молекул ПЭПА с образованием азотсодержащих групп на поверхности наноструктур. Образовавшиеся азотсодержащие группы значительно снижают степень образования агломератов. Время перетирания наноструктур с ПЭПА зависит от объема изготавливаемой тонкодисперсной органической суспензии.When the powder of carbon metal-containing nanostructures is ground together with PEPA, in addition to the most complete destruction of aggregates and agglomerates remaining after mechanical grinding, PEPA molecules interact with the formation of nitrogen-containing groups on the surface of the nanostructures. The resulting nitrogen-containing groups significantly reduce the degree of formation of agglomerates. The grinding time of nanostructures with PEPA depends on the volume of the produced finely divided organic suspension.

Размер дисперсной фазы и равномерность ее распределения по объему полученной суспензии определяли замером оптической плотности суспензии при помощи фотоколориметра КФК-3-01.The size of the dispersed phase and the uniformity of its distribution over the volume of the resulting suspension was determined by measuring the optical density of the suspension using a KFK-3-01 photocolorimeter.

Для определения химического состава суспензий и для определения активности суспензий и их способности к восстановлению по интенсивности деформационных колебаний использовали ИК-Фурье спектрометр ФСМ 1201.To determine the chemical composition of the suspensions and to determine the activity of the suspensions and their ability to recover from the intensity of deformation vibrations, an FSM 1201 FT-IR spectrometer was used.

Пример 1. Порошок углеродных медь-, никель- и кобальтсодержащих наноструктур измельчали в течение 3 минут в механической ступке Retsch RM 200, затем в этой же ступке перетирали с порционно вводимым ПЭПА до достижения содержания наноструктур 0,1 мг/мл.Example 1. A powder of carbon copper, nickel, and cobalt-containing nanostructures was ground for 3 minutes in a Retsch RM 200 mechanical mortar, then ground in a mortar with portionwise introduced PEPA until the nanostructure content reached 0.1 mg / ml.

В день изготовления тонкодисперсных органических суспензий углеродных медь-, никель- и кобальтсодержащих наноструктур замерена их оптическая плотность (фиг.1). После расслоения суспензии с целью ее восстановления весь объем был тщательно перемешен, произведен отбор пробы, для которой замерена оптическая плотность (фиг.1). Для наглядности изображения на просвет расслоившейся суспензии и суспензии после перемешивания (восстановленной) приведены на фиг.2. Оптическая плотность восстановленных суспензий была близка по величине к оптической плотности суспензий в день изготовления (фиг.1). Это свидетельствуют о том, что суспензии до и после восстановления характеризуются одинаковым размером и распределением дисперсной фазы в исследуемом объеме. Данный факт свидетельствует о способности суспензий к восстановлению.On the day of the manufacture of finely dispersed organic suspensions of carbon copper, nickel and cobalt-containing nanostructures, their optical density was measured (Fig. 1). After separation of the suspension in order to restore it, the entire volume was thoroughly mixed, a sample was taken for which the optical density was measured (Fig. 1). For clarity, the image on the lumen of the stratified suspension and suspension after mixing (restored) are shown in figure 2. The optical density of the reconstituted suspensions was close in magnitude to the optical density of the suspensions on the day of manufacture (FIG. 1). This suggests that the suspensions before and after recovery are characterized by the same size and distribution of the dispersed phase in the volume under study. This fact indicates the ability of suspensions to recover.

Пример 2. Порошок углеродных медь-, никель- и кобальтсодержащих наноструктур измельчали в течение 3 минут в механической ступке Retsch RM 200, затем в этой же ступке перетирали с порционно вводимым ПЭПА до достижения содержания наноструктур 1 г/мл.Example 2. The powder of carbon copper-, nickel- and cobalt-containing nanostructures was ground for 3 minutes in a Retsch RM 200 mechanical mortar, then it was ground with a portion-injected PEPA to achieve a nanostructure content of 1 g / ml.

В связи с тем, что оптическую плотность суспензии с концентрацией 1 г/мл методом спектрофотометрии оценить невозможно, так как суспензия с такой концентрацией представляет собой непрозрачную пасту в диапазоне рабочих длин волн фотоколориметра КФК-3-01 (320-940 нм), для определения способности суспензий к восстановлению проведена регистрация ИК-спектров суспензий углеродных медь- (а, б), никель- (в, г) и кобальтсодержащих (д, е) наноструктур с концентрацией 1 г/мл, полученных по примеру 2, в день изготовления суспензии и в день начала расслоения суспензии - пятый день после изготовления суспензии, после перемешивания суспензии с целью восстановления (фиг.3).Due to the fact that the optical density of a suspension with a concentration of 1 g / ml cannot be estimated by spectrophotometry, since a suspension with such a concentration is an opaque paste in the range of operating wavelengths of the KFK-3-01 photocolorimeter (320-940 nm), to determine the ability of suspensions to recover, the IR spectra of suspensions of carbon copper (a, b), nickel (c, d) and cobalt-containing (e, f) nanostructures with a concentration of 1 g / ml obtained in Example 2 were recorded on the day the suspension was prepared and on the day the stratification of susp nzii - fifth day after production the slurry after stirring the slurry in order to restore (Figure 3).

Положение пиков излучения на ИК-спектрах определяет химический состав суспензий, в свою очередь, интенсивность полос излучения характеризует активность суспензий и косвенно размер частиц дисперсной фазы:The position of the radiation peaks in the IR spectra determines the chemical composition of the suspensions, in turn, the intensity of the emission bands characterizes the activity of the suspensions and, indirectly, the particle size of the dispersed phase:

чем выше интенсивность полос валентных и скелетных колебаний, тем активность выше, а размер частиц меньше;the higher the intensity of the bands of valence and skeletal vibrations, the higher the activity, and the particle size is less;

для деформационных колебаний наоборот, чем выше интенсивность полос, тем меньше активность и больше размер частиц дисперсной фазы.for bending vibrations, on the contrary, the higher the intensity of the bands, the lower the activity and the larger the particle size of the dispersed phase.

Положение и интенсивность пиков в спектрах суспензий на фиг.3 одинаковы, что свидетельствует о способности суспензии с концентрацией наноструктур 1 г/мл к восстановлению.The position and intensity of the peaks in the spectra of the suspensions in figure 3 are the same, which indicates the ability of the suspension with a concentration of nanostructures of 1 g / ml to recover.

ИК-спектры тонкодисперсных органических суспензий углеродных медь- (а, б), никель- (в, г) и кобальтсодержащих (д, е) наноструктур с концентрацией 0,1 г/мл, полученных по примеру 1, приведены на фиг.4. Так как ИК-спектры в день изготовления суспензий и после перемешивания близки, то дисперсная фаза с азотсодержащими группами на поверхности приобретает исходный размер частиц и равномерно распределяется по объему дисперсионной среды, что подтверждает способность суспензий к восстановлению.The IR spectra of finely dispersed organic suspensions of carbon copper (a, b), nickel (c, d) and cobalt-containing (e, f) nanostructures with a concentration of 0.1 g / ml obtained in Example 1 are shown in Fig. 4. Since the IR spectra on the day the suspensions are made and after mixing are close, the dispersed phase with nitrogen-containing groups on the surface acquires the original particle size and is evenly distributed over the volume of the dispersion medium, which confirms the ability of the suspensions to recover.

Для иллюстрации изменения спектра суспензии до и после восстановления на фиг.5 представлены ИК-спектры тонкодисперсной суспензии на основе ПЭПА и углеродных медьсодержащих наноструктур с концентрацией 1 г/мл: контрольный в день изготовления (а), на пятый день начала расслоения до восстановления (б) и после восстановления (в).To illustrate the change in the spectrum of the suspension before and after recovery, Fig. 5 shows the IR spectra of a finely dispersed suspension based on PEPA and carbon copper-containing nanostructures with a concentration of 1 g / ml: control on the day of manufacture (a), on the fifth day of the beginning of separation before recovery (b ) and after recovery (c).

Пики в интервале 1450-1650 см-1 (фиг.5) относятся к деформационным колебаниям групп NH2 (Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Физико-химические свойства, методики, библиография. Перевод с англ. Е.Л. Розенберг, С.И. Коппель. Изд-во «Мир». 1976 г.).Peaks in the range of 1450-1650 cm -1 (Fig. 5) relate to deformation vibrations of NH 2 groups (Gordon A., Ford R. Sputnik chemist. Physico-chemical properties, methods, bibliography. Translated from English by E. L. Rosenberg , S.I. Koppel, Mir Publishing House, 1976).

Пики в интервале 1550-1650 см-1 (Фиг.5) относятся к деформационным колебаниям ассоциированных групп NH (Л.А. Казицына, Н.Б. Куплетская. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. 1971).Peaks in the range of 1550-1650 cm -1 (Figure 5) relate to deformation vibrations of associated NH groups (L. A. Kazitsyna, NB Kupletskaya. Use of UV, IR and NMR spectroscopy in organic chemistry. 1971) .

Положение и интенсивность пиков в спектрах исходной суспензии (фиг.5а) и после восстановления (фиг.5в) оказались одинаковыми.The position and intensity of the peaks in the spectra of the initial suspension (Fig.5A) and after recovery (Fig.5B) were the same.

В спектре суспензии, не подвергавшейся перемешиванию на 5 день начала расслоения, наблюдается увеличение интенсивности полос деформационных колебаний амино-групп, что свидетельствует об образовании агрегатов из частиц дисперсной фазы (фиг.5б).In the spectrum of the suspension, which did not undergo mixing on the 5th day of the onset of separation, an increase in the intensity of the bands of deformation vibrations of amino groups is observed, which indicates the formation of aggregates from particles of the dispersed phase (Fig.5b).

Аналогичным образом ИК-спектры суспензий на основе никель- (в, г) и кобальтсодержащих (д, е) наноструктур с концентрацией 1 г/мл (фиг.3), полученных по примеру 2, подтверждают способность этих суспензий к восстановлению.Similarly, the IR spectra of suspensions based on nickel (c, d) and cobalt-containing (e, f) nanostructures with a concentration of 1 g / ml (Fig. 3) obtained in Example 2 confirm the ability of these suspensions to be reduced.

Claims (2)

1. Способ изготовления тонкодисперсной органической суспензии углеродных металлсодержащих наноструктур взаимодействием наноструктур и полиэтиленполиамина, отличающийся тем, что порошок углеродных металлсодержащих наноструктур, представляющих собой наночастицы 3d-металла, такого как медь, или кобальт, или никель, стабилизированные в углеродных наноструктурах, механически измельчают, затем механически перетирают совместно с порционно вводимым полиэтиленполиамином до достижения содержания наноструктур не более 1 г/мл.1. A method of manufacturing a finely dispersed organic suspension of carbon metal-containing nanostructures by the interaction of nanostructures and polyethylene polyamine, characterized in that the powder of carbon metal-containing nanostructures, which are nanoparticles of a 3d metal, such as copper, or cobalt, or nickel, stabilized in carbon nanostructures, is mechanically ground, then mechanically fray together with portion-injected polyethylene polyamine to achieve a nanostructure content of not more than 1 g / ml. 2. Тонкодисперсная органическая суспензия углеродных металлсодержащих наноструктур на основе полиэтиленполиамина, полученная способом по пункту 1. 2. A finely dispersed organic suspension of carbon metal-containing nanostructures based on polyethylene polyamine, obtained by the method according to paragraph 1.
RU2012115802/05A 2012-04-19 2012-04-19 Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production RU2515858C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115802/05A RU2515858C2 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115802/05A RU2515858C2 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012115802A RU2012115802A (en) 2013-11-10
RU2515858C2 true RU2515858C2 (en) 2014-05-20

Family

ID=49516452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115802/05A RU2515858C2 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515858C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704433C2 (en) * 2017-05-05 2019-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "ХИМИЖ" Method of producing carbon metal-containing nanostructures

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU384532A1 (en) * 1971-02-11 1973-05-29 METHOD FOR DISPERSION OF PIGMENTS
US6783746B1 (en) * 2000-12-12 2004-08-31 Ashland, Inc. Preparation of stable nanotube dispersions in liquids
RU2323876C1 (en) * 2006-08-28 2008-05-10 Институт прикладной механики УрО РАН METHOD FOR MANUFACTURING METAL-CARBON NANOSTRUCTURES BY REACTING ORGANIC COMPOUNDS WITH SALTS OF d-METALS
RU2337062C2 (en) * 2006-08-28 2008-10-27 Институт прикладной механики УрО РАН Method of obtaining carbon nanostructures fron organic compound and metal-containing substances
RU2436623C1 (en) * 2010-04-19 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол" Finely dispersed organic suspension of carbon nanostructures for modifying epoxy resins and preparation method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU384532A1 (en) * 1971-02-11 1973-05-29 METHOD FOR DISPERSION OF PIGMENTS
US6783746B1 (en) * 2000-12-12 2004-08-31 Ashland, Inc. Preparation of stable nanotube dispersions in liquids
RU2323876C1 (en) * 2006-08-28 2008-05-10 Институт прикладной механики УрО РАН METHOD FOR MANUFACTURING METAL-CARBON NANOSTRUCTURES BY REACTING ORGANIC COMPOUNDS WITH SALTS OF d-METALS
RU2337062C2 (en) * 2006-08-28 2008-10-27 Институт прикладной механики УрО РАН Method of obtaining carbon nanostructures fron organic compound and metal-containing substances
RU2436623C1 (en) * 2010-04-19 2011-12-20 Открытое акционерное общество "Ижевский электромеханический завод "Купол" Finely dispersed organic suspension of carbon nanostructures for modifying epoxy resins and preparation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2704433C2 (en) * 2017-05-05 2019-10-28 Общество с ограниченной ответственностью "ХИМИЖ" Method of producing carbon metal-containing nanostructures

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012115802A (en) 2013-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
de Figueiredo Neves et al. Novel magnetic chitosan/quaternary ammonium salt graphene oxide composite applied to dye removal
AlOmar et al. Novel deep eutectic solvent-functionalized carbon nanotubes adsorbent for mercury removal from water
Wang et al. Grafting of β-cyclodextrin to magnetic graphene oxide via ethylenediamine and application for Cr (VI) removal
Nodeh et al. Synthesis of magnetic graphene oxide doped with strontium titanium trioxide nanoparticles as a nanocomposite for the removal of antibiotics from aqueous media
JP5364588B2 (en) Nanodiamond organic solvent dispersion and process for producing the same
Sasai et al. Why do carbonate anions have extremely high stability in the interlayer space of layered double hydroxides? Case study of layered double hydroxide consisting of Mg and Al (Mg/Al= 2)
Xiong et al. Facile synthesis of magnetic nanocomposites of cellulose@ ultrasmall iron oxide nanoparticles for water treatment
Sheng et al. Adsorption of Eu (III) on titanate nanotubes studied by a combination of batch and EXAFS technique
JP2018527275A (en) Method for preparing sulfonated two-dimensional titanium carbide nanosheets
JP2012193110A (en) Carbon nanotube, and continuous surface treating apparatus of the same
Abdeen et al. Uranium (VI) adsorption from aqueous solutions using poly (vinyl alcohol)/carbon nanotube composites
Ling et al. Formation of uniform mesoporous TiO 2@ C–Ni hollow hybrid composites
Zainol et al. Preparation and characterization of impregnated magnetic particles on oil palm frond activated carbon for metal ions removal
Ameer et al. Ultra low permittivity/loss CoFe2O4 and CoFe2O4–rGO nanohybrids by novel 1-hexanol assisted solvothermal process
Li et al. BaTiO3 supercages: unusual oriented nanoparticle aggregation and continuous ordering transition in morphology
Guo et al. Preparation and Pb (II) adsorption in aqueous of 2D/2D g‐C3N4/MnO2 composite
Gabal et al. Synthesis, characterization and magnetic properties of MWCNTs decorated with Zn-substituted MnFe2O4 nanoparticles using waste batteries extract
CN113385143A (en) Magnetic nano carbon dot/ferroferric oxide composite material and preparation method and application thereof
RU2515858C2 (en) Finely-disperse organic suspension of carbon metal-containing nanostructures and method of its production
Beyki et al. Polyol route synthesis of a Fe 3 O 4@ CuS nanohybrid for fast preconcentration of gold ions
Neskoromnaya et al. Synthesis and evaluation of adsorption properties of reduced graphene oxide hydro-and aerogels modified by iron oxide nanoparticles
CN108137345A (en) FeOOH nano dispersion fluid
Honda et al. Hydrophobic monolayered nanoflakes of tungsten oxide: coupled exfoliation and fracture in a nonpolar organic medium
KR20160063527A (en) Separation method of Detonation Nano Diamond
Yao et al. Removal of cesium and strontium for radioactive wastewater by Prussian blue nanorods

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner