Знання про особливості будови і властивості невеликих атомних об’єднань та частинок складають значний науковий інтерес, бо визначають характеристики об’єктів, які займають проміжне положення між ізольованими атомами та об’ємними твердими тілами. Використання наноструктурних матеріалів суттєво змінило думку про зміну властивостей матеріалів у залежності від їх розмірів. Формування наноструктур приводить до змін механічних, електричних, оптичних властивостей, що важливо для створення приладів нано- та мікроелектроніки в яких компонуються провідні і непровідні компоненти [1].
Розробка високоефективних методів отримання металевих і оксидних наночастинок набуває важливого значення в зв’язку з перспективами використання їх в металургії, мікроелектроніці, виробництві каталізаторів, мастильних матеріалів та в інших галузях техніки і технології [2]. Серед наноструктурованих сполук кадмію особливо цікавий гідрооксид кадмію. Він високо стабільний катодний матеріал, а в наноструктурному вигляді може бути використаний для отримання сульфіду кадмію та оксиду кадмію [3].
Дрібнодисперсні порошки сполук кадмію були отримані в скляному електролізері електрохімічним методом. Як електроліт використовувався розчин кухонної солі в дистильованій воді (концентрація NaCl складала величину 500 мг/л). В ролі електродів використовувалися циліндри розмірами, які були виготовлені з кадмію марки «ЧДА». Для живлення електролітичної комірки використовувалося стабілізоване джерело постійної напруги. З метою рівномірного використання кадмієвих електродів здійснювався реверс напряму струму через кожні 30 хв. Температура електроліту в процесі експерименту складала 980С. Тривалість синтезу наночастинок складала 4 години, при густині струму порядку 2,75 10-2 А/см2.
Рентгенівські дослідження проводилися на дифрактометрі ДРОН – 4 з використанням випромінювання CuKα при кімнатній температурі. Диференціальний термічний аналіз (ДТА) проводився на установці, яка складається із печі регульованого нагріву "Термодент", блоку комп'ютерної реєстрації, блоку підсилення сигналу термопари (Pt/Pt-Rh) виготовленого на основі "И-102", високоточного регулятора температури ВРТ-2. Для згладжування радіального градієнту в середині робочої камери використовувався керамічний циліндр із товщиною стінки 5 мм. Швидкість нагрівання становила 10 К/хв. У ролі еталону використовувався Al2O3, відпалений при 1270 К протягом 10 год.
Рентгеноструктурний аналіз отриманих нанокристалів сполук кадмію показав, що були отримані такі речовини: гідроксид кадмію (дві модифікації) моноклінна і гексагональна, а також карбонат кадмію, розміри яких оцінені з використанням формули Дебая-Шеррера порядку 20 нм.
Результати ДТА дрібнодисперсних порошків сполук кадмію отриманих при прокачуванні повітря через розчин електроліту протягом 2 год.показані на рис. 1. Видно, що на термограмі спостерігаються чотири ендотермічні мінімуми при температурах близько 1000С, 2500С, 4200С і 5900С. Перший з них може бути обумовлений видаленням води з дрібнодисперсного порошку, яка була ним адсорбована, при висушуванні на повітрі, так як вважається, що наночастинки завжди мають певний заряд, а молекули води можна розглядати, як диполі.
Другий ендотермічний мінімум обумовлений розкладом гідрооксиду. Остання реакція спостерігається при температурах вище 1300С, а на термограмі мінімум починається при 2100С, а закінчується при 3400С. Третій мінімум, який спостерігається при 4200С, має меншу площу, чим два попередніх, що свідчить про меншу кількість матеріалу, що поглинає тепло. Він зумовлений розкладом карбонату кадмію.
Проводилися порівняння термограм нанокристалів сполук кадмію отриманих без і з прокачуванням повітря через розчин електроліту. В обох випадках на термограмах спостергаються ендотермічні мінімуми практично при однакових температурах. В випадку термограм нанокристалів, отриманих з прокачуванням температури, спостерігається значне зростання площі мінімумів при температурах 4200С і 5900С. Враховуючи, що для даних зразків рентгеноструктурний аналіз показав, зростання інтенсивностей рефлексів CdCO3 в порівнянні з зразками отриманими без прокачування повітря, що свідчить про збільшення вмісту карбонату кадмію, тому можна вважати, що мінімум при 4200С дійсно обумовлений розкладом останнього. З цим же процесом, мабуть, пов'язаний і ендотермічний мінімум при 5900С.
Список літератури:
1. Д.М. Фреїк , Б.П. Яцишин Фізика і хімія твердого тіла. 2007. Т.8. №1. С.7.
2. Ф.Г. Рутберг, В.В. Гусаров, В.А. Коликов, И.П. Воскресенская, В.Н. Снегов В.Н., А.Ю. Стогов, И.А. Черепкова ЖТФ. 2012. Т. 82. вып. 12. С.33.
А.С. Ворох, Н.С. Кожевникова Доклады академии наук. 2008. Т.419. №1. С.58.
