Получение наночастиц оксидов железа с заданным размером для терморегулирующих покрытий и магнитных жидкостей

Мурадова, Айтан Галандар кызы

Получение наночастиц оксидов железа с заданным размером для терморегулирующих покрытий и магнитных жидкостей тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.11 ВАК РФ

Мурадова, Айтан Галандар кызы АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2013 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.11 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Получение наночастиц оксидов железа с заданным размером для терморегулирующих покрытий и магнитных жидкостей»

Автореферат диссертации на тему "Получение наночастиц оксидов железа с заданным размером для терморегулирующих покрытий и магнитных жидкостей"

На правах рукописи 005532272

Мурадова Айтан Галандар кызы

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА С ЗАДАННЫМ РАЗМЕРОМ ДЛЯ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ И МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

02.00.11 - Коллоидная химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук

2 9 АВГ 2013

Москва 2013

005532272

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

Научный руководитель: член-корреспондент РАН

доктор химических наук, профессор Юртов Евгений Васильевич

Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, заведующий кафедрой нанотехнологии и наноматериалов

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Шабанова Наденеда Антоновна Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, профессор кафедры коллоидной химии

доктор химических наук, профессор Попов Виктор Владимирович

Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ (НИЯУ МИФИ), старший научный сотрудник отраслевой научно-исследовательской лаборатории

Ведущая организация: Институт геохимии и аналитической химии

им. В.И.Вернадского (ГЕОХИ РАН)

Защита состоится «17» сентября 2013 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.204.11 в РХТУ им. Д.И. Менделеева (125047 г. Москва, Миусская пл., д. 9) в конференц - зале (ауд.443).

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева. Автореферат разослан «16» августа 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д 212.204.11

Мурашова Н.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Наночастицы оксидов железа и магнитные жидкости являются традиционным объектом коллоидной химии.

Наночастицы оксидов железа вследствие их доступности, высокой технологичности процессов получения и низкой токсичности для организма человека являются перспективными материалами для промышленности и медицины. Наночастицы оксидов железа в составе нанокомпозитных покрытий и магнитных жидкостей находят применение в аэрокосмической промышленности, военной технике, строительстве, робототехнике и др. В медицине они могут быть использованы как переносчики биологически активных и лекарственных веществ, контрастные материалы для магниторезонансной томографии, биосенсоры и пр.

Для получения наночастиц, в основном, используют физические и химические методы. Физические методы, как правило, требуют высоких энергозатрат, что увеличивает стоимость конечного продукта. Использование химических, в частности, жидкофазных методов позволяет снизить себестоимость готового продукта, а также, в ряде случаев, имеет определенные технологические преимущества, например, возможность химическими методами контролировать размер и форму наночастиц, получать наночастицы с узким распределением по размерам, что необходимо для получения устойчивых магнитных жидкостей и качественных композитных покрытий.

Актуальным является использование в качестве дисперсионной среды магнитных жидкостей вазелинового масла, что делает перспективным применение таких коллоидных систем в медицине, а использование в этом качестве ракетного горючего представляет интерес для применения в ракетно-космической технике.

Несмотря на большое количество работ, посвященных этой теме, многие аспекты получения наночастиц оксидов железа с заданным размером и структурой требуют дальнейшего исследования. В связи с этим задача разработки новых или усовершенствование уже существующих методов получения наночастиц оксидов железа с заданными размерами и магнитными характеристиками является в настоящее время актуальной.

Целью работы являлось разработка методик получения наночастиц оксидов железа (Рез04, у-Ре203) с заданным размером; дисперсий наночастиц у-Ре20з, устойчивых к агрегации и седиментации; исследование их свойств.

Поставленная цель и анализ литературных данных по использованию жидкофазных методов для получения наночастиц оксидов железа определили необходимость решения следующих задач:

• изучение влияния различных параметров (концентрации исходных реагентов, температуры реакционной среды, природы растворителей) на размер наночастиц оксидов железа при использовании методов сооосаждения, сонохимического и «старения»;

• модифицирование используемых методик получения наночастиц оксидов железа для получения наночастиц с заданным размером;

• определение структуры и магнитных характеристик полученных наночастиц оксидов железа, выявление размерных эффектов;

• получение устойчивых к агрегации и седиментации дисперсий наночастиц у-Ре2Оз с вазелиновым маслом и ракетным горючим в качестве дисперсионной среды;

• применение наночастиц оксидов железа заданного размера в композиционных терморегулирующих покрытиях космических аппаратов. Научная новизна

Установлено влияние на размер наночастиц различных условий (концентрации солей Ре" и Ре111 в исходном растворе, температуры среды, соотношения Реп/Реш) при осаждении у-Ре^СЬ из растворов смеси солей двух- и трехвалентного железа под действием ультразвука. На основании полученных закономерностей разработан модифицированный метод осаждения, позволяющий получить наночастицы у-РезОз в диапазоне 7-20 нм с узким распределением по размерам.

Выявлено, что различие температур осаждения и старения осадка гидроксида железа влияет на размер наночастиц и их распределение по размерам. На основании полученных результатов разработан модифицированный метод «старения» для получения наночастиц Рез04 заданного размера.

Определены состав и условия получения устойчивых к седиментации и агрегации дисперсий наночастиц у-РегОз, стабилизированных олеиновой кислотой, с медицинским вазелиновым маслом и ракетным горючим РГ-1 в качестве дисперсионной среды (концентрации исходных реагентов, температура среды, концентрация стабилизатора).

Определены условия полунения устойчивых к агрегации и седиментации дисперсий наночастиц у-Ре2Оз, стабилизированной декстраном с молекулярной массой 70 кДа (рН, температура среды, концентрация стабилизатора).

Установлена зависимость намагниченности магнитных жидкостей от концентрации дисперсных частиц оксидов железа. Выявлено, что наклоны кривой зависимости намагниченности от концентрации дисперсной фазы у-РегО? различны при концентрациях до и после 4 масс %.

Практическая значимость

Получены устойчивые к агрегации и седиментации дисперсии наночастиц у-Ре2Оз (магнитные жидкости) с различными дисперсионными средами (вода, керосин, четыреххлористый углерод, гептан, декан, вакуумное, трансформаторное масла, вазелиновое масло) для техники и медицины.

Получены устойчивые дисперсии наночастиц у-Ре20з в ракетном горючем, которые могут быть использованы для улучшения режимов работы ракетных двигателей.

Наночастицы оксида железа с заданным размером были использованы для создания композитных терморегулирующих покрытий космических аппаратов. Стендовые испытания, проведенные в ОАО «Композит» показали, что введение наночастиц оксидов железа в покрытия повышало адгезию к алюминиевому сплаву на 34%, а в случае введения наночастиц с оболочкой Ре^Од^ЖЭЮг и у-Ре203@5Ю2 на 97-190% при полном сохранении терморегулирующих характеристик покрытия.

По заказу Департамента образования г. Москва разработана методика лабораторной работы для передвижного класса «Нанотехнологии и наноматериалы - Нанотрак» для школьников «Изучение основных свойств магнитных жидкостей», по заказу всероссийского канала «НаноТВ» подготовлена познавательная передача о свойствах и применении магнитных жидкостей.

Подготовлена и внедрена лабораторная работа «Получение магнитной жидкости и изучение ее свойств» в курсе «Физикохимия наночастиц и наноматериалов» для студентов специальности 210602 Наноматериалы РХТУ им. Д.И.Менделеева.

Личным вклад автора

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

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на: Международном форуме по нанотехнологиям Ки5папо1есЬ'09 (Москва, 2009); Всероссийской школе-семинаре для студентов, аспирантов и молодых ученых «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы» (Белгород, 2009); Международном симпозиуме, посвященном 175-летию со дня рождения Д.И. Менделеева «Повышение ресурсо-и энергоэффективности: наука, технология, образование (Москва, 2009)»; У-УШ Международных конгрессах молодых учёных по химии и химической технологии (Москва, 2009-2012); I и II Всероссийских школах - семинарах студентов, аспирантов и молодых ученых «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Москва, 2010, 2011); XVIII Международной конференции по постоянным магнитам (Суздаль, 2011); III Всероссийской молодежной конференции «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Москва, 2012); IV Всероссийской конференции по химической технологии ХТ'12 (Москва, 2012); V Байкальской международной конференции «Магнитные материалы» (Иркутск, 2012), IV Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике (Москва, 2013).

Публикации

Основные материалы диссертации опубликованы в 24 работах, в том числе в 3 работах в научных журналах из перечня ВАК РФ.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической и экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа представлена на 151 странице, содержит 18 таблиц, 78 рисунков, библиографический список из 170 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен обзор научной литературы, в котором рассмотрены различные методы получения наночастиц оксидов железа. Особое внимание уделено жидкофазным методам, среди которых выбраны для использования в работе: метод соосаждения, сонохимический метод и метод «старения». Проанализированы сведения о влиянии различных условий получения наночастиц оксидов железа на размер, распределение, форму и фазовый состав. Представлены

и проанализированы работы по получению и применению дисперсий наночастиц оксидов железа в различных отраслях техники и медицины.

Во второй главе приведены характеристики исходных реагентов и материалов и методики определения состава и свойств исследуемых наночастиц (НЧ) оксидов железа и их дисперсий. Размер, форму наночастиц определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6380LA и просвечивающих электронных микроскопов LE0912 АВ OMEGA, JEOL JEM-1011. Исследование фазового состава и структуры полученных образцов проводили на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4 с использованием

монохроматизированного СоКа- излучения. Исследование структуры оксидов железа проводилось на мессбауэровском спектрометре MS-1104Em с источником Со57 в матрице родия с обработкой спектров по программе UnivemMS. Изомерный сдвиг определялся относительно a-Fe. Рентгеноструктурный анализ и магнитные измерения наночастиц проводили в НИТУ «МИСиС» (проф. Ягодкин Ю.Д.). Исследование магнитных свойств НЧ оксидов железа и магнитных жидкостей проводилось на вибрационном магнитометре Lake Shore при комнатной температуре в магнитном поле до 10 кЭ, вибромагнетометре LDJ — 9600 в поле 20 кЭ. Измерение площади удельной поверхности НЧ оксидов железа проводили с помощью анализатора ASAP -2020. Размер и электрокинетический потенциал наночастиц в дисперсии определяли методом динамического светорассеяния на приборе «Malvern Zetasizer Nano ZS».

В третьей главе представлены результаты экспериментов по получению и исследованию свойств наночастиц оксидов железа с заданным размером; получению и исследованию устойчивых к агрегации и седиментации дисперсий наночастиц, стабилизированных ПАВ с водной и органической дисперсионными средами. Для получения наночастиц Fe304, y-FeiOj заданного размера были использованы следующие жидкофазные методы: модифицированный метод соосаждения, метод «старения» и сонохимический метод. Рассмотрено применение синтезированных частиц Fe304@Si02, y-FciO/aSiO? в терморегулирующих покрытиях.

Получение и исследование свойств наночастиц y-Fe^O¡размером 7-20 им

Наночастицы (НЧ) y-FeiOi были получены модифицированным методом соосаждения. Осаждение наночастиц проводили из водных растворов солей

Реп+Реш в щелочной среде при воздействии ультразвука. Время синтеза наночастиц было сокращено от нескольких часов до 10-15 минут.

Исследования, проводимые методом динамического светорассеяния, показали, что средний размер наночастиц с оболочкой ПАВ (олеиновая кислота), диспергированных в гептане, в диапазоне концентраций от 0.01М до 1.0М не изменялся и составлял -14 нм. Площадь удельной поверхности наночастиц Ре304 практически не изменялась в диапазоне концентраций 0.01М - 1.0М и составляла 110-115 м2/г, Дальнейшее увеличение концентрации свыше 1М приводило к уменьшению размера НЧ с оболочкой ПАВ и составляло ~11 нм.

Результаты, полученные методом динамического светорассеивания, коррелировали с данными ПЭМ, учитывая, что толщина оболочки ПАВ на поверхности частиц у-Ре20? составляла 4 нм (25) (рис.1). При увеличении температуры среды в процессе осаждения диаметр НЧ у-Ре^Оз с оболочкой ПАВ увеличивался от 14 до 20 нм. При повышении температуры увеличивается число столкновений между частицами, что приводит к их агрегации и в последующем к росту размера частиц. Изменение соотношения солей Ре'УРе1": 1/2; 1.25/2; 1.5/2; 1.75/2 не оказывало влияния на размер НЧ.

и Ш * 1.0 М ^ 1.5 М Л " г i

100 пт ~ 100 пт 100 пт

Рис. 1. ПЭМ-микрофотографии образцов НЧ у-Ре203, полученных при различных концентрациях

Результаты рентгеноструктурного исследования полученных наночастиц оксида железа показали, что: период решетки 0.8355±0.0005 нм, средний размер кристаллитов 10±2 нм, величина микродеформации решетки 0.30±0.05 %. Полученные порошки можно отнести к структурному типу Н 1.1 (шпинели), что характерно для Ре304 и у-РоэСХ.

1п

1.000

0.990

0.980

100

200

300

400

Периоды решеток Ре304 и у-Ре203 (стехиометрического состава) различаются: а=0.839 нм (для Ре304) и а=0,8355 им (для у-Ре2Оз). По данным рентгеноструктурного анализа однозначно ответить на вопрос, какая из этих фаз присутствует в образце, трудно. Исследования методом мессбауэровской спектроскопии показали, что спектры порошков, содержащих наночастицы со средним размером 10±2 нм, были симметричными относительно их «центра» и характеризовались большой шириной линий. Наличие шести разрешенных линий свидетельствует о магнитно-упорядоченном состоянии (рис.2). В результате математической обработки установлено, что эти спектры можно представить в виде суперпозиции трех секстетов с примерно одинаковыми значениями

изомерного сдвига 5=0.31-

500 каналы 0 39 ^ (охносительно а_ ^ N. имп

Ре), характерными для ионов Ре". Для линий с максимальным сверхтонким полем Нс,т =430-435 кЭ величина изомерного сдвига составляла 5=0.31-0.33 мм/с, что согласуется с данными для у-Ре203. Исследования магнитных свойств нанопорошков содержащих частицы у-Ре203 размером 10±2 нм показали, что частицы имели коэрцитивную силу Нс близкую к 0 (~0.4 Э), что характерно для суперпарамагнитных частиц.

Получение и исследование паиочастии ¡чцО^размедом 15-30 нм Наночастицы Ре304 размером от 15 нм до 30 нм были получены сонохимическим методом в водно-спиртовой смеси в различных объемных соотношениях. Было показано, что с увеличением концентрации этилового спирта в водно-спиртовом растворе соли [Ре11] в различных объемных соотношениях спирт/вода от 0/100 до 70/30, диаметр НЧ Ре304 уменьшался от 25 нм до 14 нм соответственно. При дальнейшем увеличении концентрации спирта, осадок из

1280000

1270000

1260000

1250000

V, мм/с

Рис.2. Мессбауэровский спектр порошка у-Ре203, полученного методом соосаждения

соединений железа не образуется. Было выявлено, что при С2Н50Н/Н20 - 80/20 получаются наночастицы с более узким распределением 23±3 нм (рис.3).

Было изучено влияние продолжительности ультразвукового воздействия (УЗ) на размер НЧ. При соотношении С2Н50Н/Н20 - 0/100, наилучшим временем образования НЧ является 2 часа. При соотношении С2Н5ОН/ Н20 - 20/80, образование НЧ наблюдалось уже после 1 часа УЗ воздействия. При дальнейшем

увеличении продолжительности

воздействия ультразвука размер НЧ не изменялся

Результаты рентгеноструктурного анализа нанопорошков оксида железа, полученных сонохимическим методом, показали что: период решетки 0.8386±0.00005нм, средний размер кристаллитов 23±3нм, величина микродеформации решетки 0.09±0.04%. Исследуемые порошки можно отнести к структурному типу Н 1.1 (шпинели), что характерно для соединений Ре304. Результаты мессбауэровкой

спектроскопии подтвердили структуру Ре304

По результатам магнитных измерений, образец наночастиц, полученный сонохимическим методом демонстрировал магнитотвердые свойства и имел коэрцитивную силу Нс=140 Э, остаточную индукцию Вг=2120 Гс и энергетическое произведение (ВН)|1ШХя0.22 МГс-Э.

Получение и исследоиание нииочистиц Ре^Ол рашером более 30 им Для получения наночастиц Ре304 с размером более 30 нм были использован модифицированный метод «старения».

Метод старения можно представить уравнениями:

Ре 2т +20Н"—>Ре(ОН)2 ЗРе(ОН)2 + N0) —> Ге304 + N0," +ЗН20 ЗРе(ОН)2 + Ре304 + 2Ш" +2Н20 +201Г

15Ре(ОН)2 + 2КО"—> 5Ре304 + 2ЫН, +12Н,0

Рис.3. ПЭМ микрофотография наночастиц Ре304, полученных при соотношении С2Н50Н/Н20: 20/80

Обычно весь процесс проводят при одной температуре. Проведенными нами исследованиями установлено, что различие температур в процессе осаждения (Тосажд) и в процессе старения (Тстар) осадка гидрогссида железа может быть еще одним фактором, влияющим на средний размер наночастиц и их распределение по размерам. Весь процесс может быть разделен на 2 стадии:

1. Осаждение Ре(ОН)2 из водного раствора соли Ре2' при определенной температуре среды в инертной атмосфере азота. В качестве окислителя использовали №М03.

2. Старение осадка при термостатировании в течение длительного времени при определенной температуре.

В результате проведённых экспериментов установлено, что при Тосажд=10°С и ТСТар= 40°С получаются наночастицы с наиболее узким распределением по размерам и средним размером 85±5 нм (рис.4). Повышение Тосажд от 10"С до 60°С приводит к уменьшению диаметра частиц и более широкому разбросу по размерам от 85 нм до 48 нм.

Результаты рентгеноструктурного анализа нанопорошков оксида железа, полученных методом «старения», показали, что исследуемые порошки можно отнести к структурному типу Н 1.1 (шпинели), что характерно для соединений Ре^О,). Результаты мессбауэровкой спектроскопии

подтвердили наличие структуры Ре^Оц

Для проведения магнитных измерений был взят образец НЧ Ре,04 размером 70±10 нм, полученный методом старения. Наночастицы магнитотвердые свойства и имели: коэрцитивную силу Нд=110Э, остаточную индукцию В,.=2050 Гс, намагниченность насыщения В3=5000Гс и энергетическое произведение (ВН)ШЯХ»0.22 МРс-Э.

Рис.4. ПЭМ микрофотография наночастиц Рез04 полученных при Тосажд 1 О °С и С1!ф40°с

размером 70±10 нм, демонстрировали

Получение дисперсии начочастиц у-Уе^О^ с различными дисперсионными средами и исследование их свойств. Магнитные жидкости

Модифицированным методом соосаждения, были получены наночастицы у-Ре20, с узким распределением и размером 10±2 нм, проведена их стабилизация олеиновой кислотой и пептизация полученных концентратов в дисперсионной среде. В качестве дисперсионной среды были использованы вазелиновое масло и ракетное горючее РГ-1, предоставленное ФКП «НИЦ РКП».

На рис.5 приведена зависимость устойчивости к седиментации магнитной жидкости с дисперсионными средами: ракетное горючее РГ-1 и вазелиновое масло от концентрации ПАВ (олеиновой кислоты). Как видно из рис.5, минимальными концентрациями олеиновой кислоты, при которых магнитная жидкость сохраняет устойчивость к седиментации в течение длительного времени, является 1.95 ммоль/г у-Ре20.1 для вазелинового масла, и 1.75 ммоль/г у-Ре20;! для ракетного горючего. Следует отметить, что устойчивость к седиментации МЖ с дисперсионной средой ракетного горючего РГ-1 сохраняется более 2 лет, а МЖ с дисперсионной средой вазелинового масла ~ 3 месяца. Критерием седиментационной устойчивости в данных экспериментах являлось выпадение

осадка, контролируемое визуально.

Были получены также образцы дисперсий

наночастиц у-Ре20? с такими дисперсионными средами, как: вода, керосин, четыреххлористый углерод, гептан, декан,

трансформаторное масло. Исследование агрегативной устойчивости магнитных жидкостей было проведено методом динамического светорассеяния.

18400

18000" > 2 лет

17600-

17200 -" 2000 - ~ 3 месяца Г

1600-

1200 - 1 ■ -ракетное горючее I

800- д. -вазелиновое масло

400- о

0 | 1 —11-1--1- 1 I ~г

п11Ав/ту-Ге2Оз

Рис.5. Зависимость устойчивости к седиментации магнитной жидкости

Исследование агрегативной устойчивости магнитной жидкости с дисперсионной средой РГ-1 показало, что диаметр наночастиц у-Ре203 и

распределение по размерам оставались в течение длительного времени практически неизменными (рис.6). На рис.7 приведены распределения НЧ у-Ре2Оз по размерам, диспергированных в вазелиновом масле и ракетном горючем.

Были также изучены водные

дисперсии наночастиц у-Ре2Оз стабилизированных декстраном с молекулярной массой 70 кДа. Методом динамического светорассеяния было установлено, что средний размер частиц при повышении соотношения у-Ре20з/декстран от 1:1 до 1:5 увеличивается от 60 нм до 80 нм. Наибольшей устойчивостью к седиментации обладают дисперсии, полученные при соотношении у-Ре203/декетран 1:4. Значение ^-потенциала наночастиц, стабилизированных декстраном, близко к 0 мВ в диапазоне рН от 1.2 до 8.6. Было выявлено, что наибольшей устойчивостью к агрегации и седиментации отличались образцы, полученные при соотношении декстран/оксид железа равном 4:1 и рН 4.2.

Диаметр, нм

Рис.6. Гистограммы распределения НЧ у-ре203 в ракетном горючем РГ-1 от времени выдержки

50 * 40 5 зо я 20

§ 10 с

Диаметр, нм

100

° 20 Я в 1 а - 10 к

Диаметр, нм

Рис.7. Распределения НЧ у-Ре2Оз по размерам, диспергированных: а) в вазелиновом масле, б) ракетном горючем РГ-1. ПАВ - олеиновая кислота

Магнитные измерения образцов дисперсий наночастиц у-Ре20з проводились в МГУ им. М.В.Ломоносова (проф. Перов Н.С). На рис.8 представлены зависимости намагниченности в поле 5 кЭ образцов (дисперсионная среда -керосин) от концентрации частиц при температурах 80 К и 300 К. Как видно из

рис.8 намагниченность возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы. При концентрации выше 4 масс.% наблюдается уменьшение наклона концентрационной зависимости

намагниченности. Можно предположить, что критической концентрацией при котором можно пренебречь магнитными взаимодействиями между частицами является концентрация 4 масс.%, выше 4 масс.% проявляются магнитные взаимодействия между частицами, которые приводят к уменьшению наклона кривой зависимости

намагниченности от концентрации наночастиц. При температуре 80К намагниченность выше намагниченности при 300К. Это свидетельствует о переходе ряда частиц из суперпарамагнитного в однодоменное состояние. Однако, данное увеличение незначительно (меньше 20%), т.е. большая часть частиц даже при температуре 80К остается в суперпарамагнитном состоянии.

Применение наночастиц окидов железа в композитных терморегулирующих покрытиях космических аппаратов

Для композитных терморегулирующих покрытий на основе сополимера АС модифицированным методом Штобера были получены наноструктуры Ре304@8Ю2, у-Ре203@5Ю2. Исследования по подготовке покрытий и измерению адгезии к алюминиевому сплаву АМгб выполнены в ОАО «Композит» (г. Королев) Страполовой В.Н. Как видно из таблицы, введение наночастиц оксида железа покрытых оболочкой привело к резкому возрастанию прочности на отрыв: для НЧ у-Рс203 размером 10 нм увеличение составило на 189,3%,, а для частиц со средним размером 25 нм - 149,2%, размером 85 нм - 97,7%.

■80 К • -300 К

0 5 10 15 20 25

Концентрация, масс. %

Рис.8. Зависимости намагниченности МЖ с дисперсионной средой керосин от концентрации частиц дисперсной фазы при температурах 80 К и 300 К

Предел прочности на отрыв сополимера АС с различными добавками

№ образца Добавки Предел прочности на отрыв (адгезия), МПа

1 Без наночастиц 6.22±0,62

2 С наночастицами без оболочки 8.35± 0.84

3 С НЧ у-Ре203@8Ю2 (а.р=10±2 нм) 18.0±1.80

4 С НЧ Ре,04@5Ю2 (с1ср=23±3 нм) 15.5±1.60

5 С НЧ Ре.,04@5Ю2 (4Р=85±5 нм) 12.3±1.20

При этом терморегулирующие характеристики покрытия остались неизменными.

Выводы

1. Установлено влияние различных условий (концентрации солей Бе" и Бе111 в исходном растворе, температуры среды, соотношения Ре"/Ре'п) при осаждении наночастиц у-Ре203 из растворов смеси солей двух- и трехвалентного железа под действием ультразвука. На основании полученных закономерностей разработан модифицированный метод осаждения, позволяющий получить наночастицы в диапазоне 7-20 нм с узким распределением по размерам.

2. Показано влияние состава смеси этанол-вода в широком диапазоне объемного соотношения на размер наночастиц Ре?04, полученных сонохимическим методом. С изменением соотношений С2Н50Н/Н20 от 0/100 до 70/30, диаметр наночастиц уменьшается от 25 нм до 14 нм, а при дальнейшем увеличении концентрации спирта, осадок не образуется. Выявлено, что при С2Н50Н/ Н20 -80/20 получаются наночастицы с более узким распределением 23±3 нм.

3. Установлено, что различие температур осаждения и старения осадка гидроксида железа влияет на средний размер наночастиц и их распределение по размерам. На основании этого разработан модифицированный метод «старения» для получения наночастиц Ре304 размером 85±5 нм.

4. Определены условия и состав устойчивой к агрегации и седиментации дисперсии наночастиц у-Ре203 с дисперсионной средой вазелинового масла: концентрация Ре"и Ре111 -0.05М, температура - 25 °С, соотношение солей Реп/Реш-1/2, минимальная концентрация олеиновой кислоты -1.95 ммоль/г у-Ре20(, концентрация дисперсной фазы 0.01-20 масс.%.

5. Определены условия и состав устойчивой к агрегации и седиментации дисперсии наночастиц y-Fe203 с дисперсионной средой ракетного горючего РГ-1: концентрация Fe11 и Fem - 0.05М, температура - 25 °С, соотношение солей Fen/FeIU-1/2, минимальная конц. олеиновой кислоты -1.75 ммоль/г y-Fe203, концентрация дисперсной фазы 0.01-30 масс.%.

6. Определено условие получения устойчивой к агрегации и седиментации дисперсии наночастиц y-Fe203, стабилизированной декстраном молекулярной массы 70кДа: массовое соотношение декстран/y-Fe^O^ 4:1, рН 4.2, температура

среды-25 °С.

7. Установлено, что намагниченность дисперсии наночастиц y-Fe203 (магнитной жидкости) возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы. При концентрации выше 4 масс.% отмечено уменьшение наклона концентрационной зависимости намагниченности, что связано с увеличением взаимодействия между частицами.

8. Показано, что введение полученных в работе наночастиц оксидов железа в терморегулирующие покрытия повышает адгезию покрытия к алюминиевому сплаву на 34%, а в случае наночастиц покрытых оболочкой Si02 на 97-190 %.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ Статьи в изданиях из перечня ВАК:

1. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Влияние различных технологических параметров на размер наночастиц Fe<04 полученных методом соосаждения // Химическая технология. 2013. № 3. С. 129-133.

2. Лукашова Н.В., Савченко А.Г., Ягодкин Ю.Д., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Структура и магнитные свойства нанопорошков оксидов железа// Металловедение и термическая обработка металлов. 2012. № 10. С.60-64.

3. Юртов Е.В., Королева М.Ю., Гуляева Е.В., Мурадова А.Г., Астахов М.В. Лабораторные работы химического профиля для специализированного автомобиля "НаноТрак" // Химическая технология. 2010. Т.11.№ 3. С. 186-191.

Другие публикации:

4. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Магнитные жидкости в вазелиновом масле// Тр. Межд. форума по нанотехнологии Rusnanotech 09. Москва, 2009. С.437-438.

5. Мурадова А.Г., Юртов Е.В., Савченко А.Г. Всероссийская школа-семинар «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» // Химическая технология. 2011. № 3. С. 189-192.

6. Мурадова А.Г., Юртов E.B. Магнитные жидкости в вазелиновом масле для использования в медицине. // Сб. тезисов Всеросс. школы-семинара для студентов, аспирантов и молодых ученых «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы». Белгород: 2009. С.35-38.

7. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение магнитной жидкости в вазелиновом масле // Сб. научн. тр. Успехи в химии и химической технологии. Москва, 2009. Т. XXIII. №9. С.88-90.

8. Юртов Е.В., Королева М.Ю., Гуляева Е.В., Мурадова А.Г. Разработка лабораторных работ по химии для оснащения специализированного автомобиля "НаноТрак" для работы со школьниками // Тр. Межд. симпозиума, поев. 175-летию со дня рождения Д.И. Менделеева. Москва, 2009. Т. 1. С. 29-31.

9. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Создание лабораторной работы по жидким наноструктурированным средам // там же, С.45-47.

10. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Разработка лабораторной работы по получению магнитной жидкости и изучению ее свойств // Материалы Двенадцатой Межвузовской учебно-методической конференции. Актуальные проблемы химико-технологического образования. Москва, 2009. С.43-44.

11. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Разработка и внедрение в учебный процесс лабораторной работы «Получение магнитных жидкостей» для студентов специальности «Наноматериалы»// Сб. научн. тр. Всероссийской научной школы для молодежи. Образование в сфере нанотехнологий: современные подходы и перспективы. Москва, 2010. С.11-15.

12. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Разработка и внедрение в учебный процесс лабораторной работы «Исследование свойств магнитных жидкостей» для студентов специальности «Наноматериалы»// там же, С. 15-19.

13. Лукашова Н.В., Мурадова А.Г., Юртов Е.В., Ягодкин Ю.Д. Исследование структуры и магнитных свойств нанокристаллических порошков Рез04// Тез. XVIII Межд. конф. по постоянным магнитам. Суздаль, 2011. С.82-83.

14. Терёшкин П.А., Мельников A.A., Свистунов A.C., Мурадова А.Г., Ягодкин Ю.Д., Юртов Е.В. Электрические и магнитные свойства магнитной жидкости // Сб. тр. 1-й Всеросс. школы-семинара студ., аспир. и молод, ученых «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Москва, 2011. С. 120-123.

15. Волостных М.В., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Влияние различных технологических параметров на размер наночастиц Fe,04// Сб. научн. тр. Успехи в химии и химич.технологии. Москва, 2011. Т. XXV. №8. С.7-10.

16. Мурадова А. Г. Определение размера наночастиц БезС^ магнитной жидкости методом динамического светорассеивания с использованием анализатора Malvern Zetasizer Nano ZS // Сб. уч. - метод, матер. 1-й Всеросс. школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Москва, 2011. С. 103-113.

17. Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение наночастиц Fe?04 для устойчивой магнитной жидкости // Сб. научи, тр. Международной конференции по химической технологии XT 12. Москва, 2012. Т. 2. С. 52-53.

18. Мурадова А.Г., Серцова А.А., Юртов Е.В. Сравнительный анализ методов определения размера наночастиц Ре304 // Сб. научн. тр. Международной конференции по химической технологии XT 12. Москва, 2012. Т. 2. С. 109-112.

19. Гребенников И.С., Лукашова Н.В., Ягодкин Ю.Д., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Структура и магнитные свойства нанопорошков системы Fe-О для использования в магнитных жидкостях //Сб. матер. III Всероссийской молодежной конференции с элементами научной школы «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества». Москва, 2012. С. 169-170.

20. Шарапаев А.И., Мурадова А.Г., Юртов Е.В. Получение магнитных наночастиц на основе магнетита и фармацевтически приемлемых полимеров для МРТ-диагностики // Сб. научн. тр. Успехи в химии и химической технологии. Москва, 2012 г. Т. XXVI. № 7 (136).С. 97-100.

21. Perov N.S., Semisalova A.S., Kliairullin M.F., Dementsova I.V., Kramarenko E.Yu., Stepanov G.V., Bakeeva I.V., Egorova E.A., Muradova A.G., Yurtov E.V. Magnetoelastics properties dependences on magnetic field// Abstracts of V International Baikal Scientific conf. «Magnetic materials. New technologies». Irkutsk, 2012. C. 7-8.

22. Perov N.S., Semisalova A.S., Kliairullin M.F., Dementsova I.V., Kramarenko E.Yu., Stepanov G.V., Bakeeva I.V., Egorova E.A., Muradova A.G., Yurtov E.V. Magnetoelastics properties dependences on magnetic field// Abstracts of 2nd Russia-Taiwan Joint Symposium Magnetism, Superconductivity and Electronic Structure in Low-Dimensional Systems. Moscow, 2012. P.7-8.

23. Muradova A.G., Yurtov E.V. Synthesis of Fe.i04 nanoparticles with controlled size and shape // Abstracts of IV International Conference on colloid chemistry and physicochemical mechanics. Moscow, 2013. P.263-264.

24. Lukashova N.V., Savchenko A.G., Yagodkin Yu.D., Muradova A.G., Yurtov E.V. Investigation of structure and magnetic properties of nanocrystalline iron oxide powders for use in magnetic fluids II Journal of Alloys and Compounds, 2013 (adopted, in press).

Подписано в печать 14.08.2013 г.

Усл.пл. - 1.0 Заказ №15523 Тираж: 100 экз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

Текст научной работы диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Мурадова, Айтан Галандар кызы, Москва

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА»

На правах рукописи

04201360975

Мурадова Айтан Галандар кызы

Получение наночастиц оксидов железа с заданным размером для терморегулирующих покрытий и магнитных жидкостей

02.00.11 - коллоидная химия

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Научный руководитель: член-корр. РАН, д.х.н., проф.

Юртов Е.В.

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений..........................................................................6

Список обозначений.........................................................................7

Введение.........................................................................................8

Глава 1. Литературный обзор............................................................10

1.1 Получение наночастиц оксидов железа в жидких средах.

Исследование структуры и свойств наночастиц...................................10

1.1.1. Получение наночастиц оксидов железа методом соосаждения,

их размер и структура.................................................................11

1.1.2. Получение наночастиц оксидов железа сонохимическим методом, их размер и структура...................................................................16

1.1.3. Получение наночастиц оксидов железа методом «старения»,

их размер и структура.................................................................20

1.2. Магнитные свойства наночастиц оксидов железа................................24

1.3. Дисперсии наночастиц оксидов железа

(магнитные жидкости).......................................................................27

1.4. Обоснование выбора объектов исследования.....................................36

Глава 2. Методическая часть............................................................39

2.1. Реактивы и материалы.................................................................39

2.2. Методы исследования...................................................................43

2.2.1. Электронная микроскопия...................................................43

2.2.2. Рентгеновская дифрактометрия.............................................44

2.2.3. Мессбауэровская спектроскопия...........................................47

2.2.4. Фотонно-корреляционная спектроскопия................................47

2.2.5. Измерение магнитных свойств..............................................48

2.2.6. Измерение удельной поверхности..........................................51

2.2.7. Измерение рН....................................................................52

2.2.8. Определение адгезии терморегулирующих покрытий.................52

2.3. Методики экспериментов..............................................................55

2.3.1. Сонохимический метод получения наночастиц Ре304.................55

2.3.2. Получение наночастиц Рез04 методом «старения».....................55

2.3.3. Методика получения магнитной жидкости...............................56

Глава 3. Результаты и обсуждение......................................................57

3.1. Получение и исследование свойств наночастиц у-Ре2Оз

размером 7-20 нм.............................................................................57

3.1.1. Получение наночастиц у-Ре203 модифицированным

методом соосаждения.................................................................57

3.1.2. Влияние условий получения на размер

наночастиц у-Ре203....................................................................58

3.1.3. Определение размера наночастиц у-Ре20з

методом просвечивающей электронной микроскопии........................64

3.1.4. Фазовый состав и структура наночастиц у-Ре2Оз.......................66

3.1.5. Магнитные характеристики нанопорошков у-Ре20з, полученных модифицированным методом соосаждения.....................70

3.2. Получение и исследование свойств наночастиц Ре304

размером 15-30 нм............................................................................74

3.2.1. Влияние состава реакционной среды на размер

наночастиц РезС>4......................................................................74

3.2.2. Фазовый состав и структура наночастиц РезС>4,

полученных сонохимическим методом...........................................79

3.2.3. Магнитные характеристики нанопорошков Ре304,

полученных сонохимическим методом..........................................80

3.3. Получение и исследование свойств наночастиц Ре3С>4

размером более 30 нм........................................................................82

3.3.1. Получение наночастиц Ре304 модифицированным

методом «старения»...................................................................82

3.3.2. Влияние температуры старения на размер

наночастиц РезС>4......................................................................82

3.3.3. Влияние температуры осаждения на размер

наночастиц РезС>4......................................................................86

3.3.4. Фазовый состав и структура наночастиц РезС>4,

полученных модифицированным методом «старения».......................90

3.3.5. Магнитные характеристики нанопорошков Рез04,

полученных модифицированным методом «старения»........................93

3.4. Получение дисперсий наночастиц у-Ре203 с различными дисперсионными средами и исследование их свойств. Магнитные жидкости.........................95

3.4.1. Дисперсии наночастиц у-Ре2Оз, стабилизированные

олеиновой кислотой (магнитные жидкости).....................................95

3.4.1.1. Получение дисперсии наночастиц у-Ре20з.........................95

3.4.1.2. Исследование седиментационной устойчивости

магнитных жидкостей с различными дисперсионными средами.........96

3.4.1.3. Исследование агрегативной устойчивости

магнитных жидкостей с различными дисперсионными средами.........99

3.4.1.4. Магнитные характеристики магнитных жидкостей.............108

3.4.2. Дисперсии наночастиц у-Ре20з, стабилизированных декстраном 70 кДа...................................................................113

3.4.2.1. Получение дисперсии наночастиц у-Ре20з,.........................113

3.4.2.2. Исследование влияния условий получения на характеристики наночастиц у-Ре2Оз, стабилизированных декстраном......................113

3.5. Применение наночастиц окидов железа в

композитных терморегулирующих покрытиях космических аппаратов.........124

3.5.1. Модификация поверхности наночастиц оксидов

железа диоксидом кремния........................................................124

3.5.2. Влияние соотношения ТЭОС/у-Ре2Оз на

модификацию наночастиц у-Ре20з размером 10±2 нм.........................124

3.5.3. Влияние соотношения ТЭ0С/Ре304 на модификацию наночастиц Ре304 размером 23±3 нм............................................126

3.5.4. Влияние соотношения ТЭ0С/Ре304 на модификацию наночастиц РезС>4 размером 85±5 нм.............................................128

3.5.5. Исследование влияния наночастиц оксидов железа на предел

Приложение 1. Акт об использовании методик получения наночастиц в лабораторных работах, разработанных для передвижной учебной лаборатории «Нанотехнологии и материалы-Нанотрак»

Приложение 2. Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе

прочности на отрыв (адгезию) терморегулирующих покрытий

Выводы.....................................................................

Список литературы.....................................................

132

134

130

Список сокращений

НЧ - наночастицы

НП - нанопорошок

ДСР - динамическое светорассеяние

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РСА - рентгеноструктурный анализ

РФА - рентгенофазовый анализ

СЭМ - сканирующая электронная микроскопия

УЗ - ультразвук

ЭДС-электродвижущая сила

МЖ-магнитная жидкость

РГ-ракетное горючее

ТЭОС-тетраэтоксисилан

ПЭГ-полиэтиленгликоль

ДЭГ-диэтиленгликоль

ТЭГ- триэтиленгликоль

АС-акриловая смола

Список обозначений

Буд-площадь удельной поверхности Тег-температура «старения» Тос-температура осаждения С-молярная концентрация Н- поле насыщения Не - коэрцитивная сила Вг- остаточная намагниченность В3-намагниченность насыщения Б - диаметр р - плотность

г| - динамическая вязкость % -магнитная восприимчивость насыщения

время выдержки а5-удельная намагниченность насыщения

Введение

Наночастицы оксидов железа и магнитные жидкости являются традиционным объектом коллоидной химии.

разработки новых или усовершенствование уже существующих методов получения наночастиц оксидов железа с заданными размерами и магнитными характеристиками является в настоящее время актуальной.

Целью работы являлось разработка методик получения наночастиц оксидов железа (РезО*, у-Ре203) с заданным размером; дисперсий наночастиц у-Ре2Оз, устойчивых к агрегации и седиментации; исследование их свойств.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Получение наночастиц оксидов железа в жидких средах. Исследование структуры и свойств наночастиц

В настоящее время накоплен большой объем материала по получению и применению наночастиц оксидов железа и их дисперсии в жидких средах [113].

Выбор того или иного метода получения определяется рядом факторов, среди которых физико-химические свойства получаемых частиц, производительность, энергоемкость, экологические факторы и т.д. [14, 15].

Методы получения наночастиц оксидов железа можно разделить: физические, химические и биологические.

К физическим методам относят различные виды испарения металлов с последующим осаждением на подложку (лазерная испарение [16-17], испарение в плазме [18], термическое испарение), электронно-лучевую литографию, диспергирование компактного материала и др. Использование физических методов, как правило, связано с относительно высоким потреблением энергии и использованием специальной аппаратуры, что увеличивает стоимость конечного продукта.

Немногочисленное количество работ имеется по получению наночастиц (НЧ) биологическими методами (микологический, бактериальный метод, белковый методы). Известно, что магнитные НЧ (Рез04, у-Ре203) входят в состав живых организмов, таких как: бактерии, клетки высших живых организмов (птицы, рыбы), растения. Например, железосодержащий белок ферритин, в состав которого входит БеООН, был выделен из селезенки лошади и доступен в качестве коммерческого продукта [19]. Однако биологические методы больше можно отнести к экзотическим методам.

Большинство работ посвящено химическим методам получения. Использование химических, в частности, жидкофазных методов позволяет снизить себестоимость готового продукта, а также, в ряде случаев, имеет

определенные технологические преимущества, например, возможность химическими методами контролировать размер и форму наночастиц, получать наночастицы с узким распределением по размерам. В литературе описано много методов получения НЧ оксидов железа в жидкой фазе (микроэмульсионный метод, гидротермальный метод, электрохимическое осаждение, термическое разложение, метод осаждения/соосаждения из водных и неводных сред, сонохимический метод) [2-5, 8]. С целью получения наночастиц заданного размера, на наш взгляд, перспективными являются следующие методы получения наночастиц оксидов железа: метод соосаждения, сонохимический, «старения». Выбор этих методов обусловлен такими критериями, как: возможность варьирования технологическими параметрами, простота используемого оборудования, низкое энергопотребление, невысокая стоимость прекурсоров, что обеспечивает относительно низкую себестоимость конечного продукта. Именно этим требованиям и отвечают выбранные нами жидкофазные методы. Следует также сказать, что получение наночастиц заданного размера методом соосаждения, сонохимическим методом и методом «старения» не требует использования поверхностно-активных веществ, как, например, в микроэмульсионном методе, что является преимуществом с точки зрения чистоты получаемого продукта, Конечно, можно ограничиться одним методом в получении наночастиц оксидов железа различного размера, но при этом не во всем диапазоне размеров наночастиц будет достигнуто узкое распределение по размерам и однородность структуры.

1.1.1. Получение наночастиц оксидов железа методом соосаждения, их размер и структура

Метод заключается в осаждении наночастиц из водных растворов солей (Те11], [Ре111] в щелочной среде (реакция Элмора) [20]. Метод соосаждения представляет большой интерес для исследователей, из-за возможности варьирования параметрами процесса (температура, рН, концентрация) для получения НЧ с заданным размером и свойствами.

В литературе рассмотрены различные условия получения НЧ, которые оказывают влияние на их дисперсность, структуру и морфологию [20-22].

Концентрация реагентов в исходном растворе является важным параметром в методе соосаждения. Большое количество работ посвящено получению наночастиц Ре304 при определенных концентрациях исходных реагентов. Однако исследования по изучению зависимости размера наночастиц Ре3С>4 от концентрации исходных солей в литературе освещены недостаточно. Некоторые результаты влияния концентрации на размер наночастиц представлены в работах [23-24]. В работе [23] проводился ряд экспериментов, с целью выявления зависимости размера от концентрации солей в исходном растворе. Процесс соосаждения солей проводили при температуре 25°С, двумя разными способами. В первом случае, соосаждение проходило в области раздела фаз водного раствора солей и циклогексана. Во втором случае, реакция протекала во всем объеме с участием гидроксида аммония. В результате было установлено, что при концентрации двухвалентного железа ниже 7,5 мМ (ммоль/л), наночастиц Ре304 не образовывалось. При концентрации двухвалентного железа выше 7,5 мМ размер частиц практически не изменялся, при протекании реакции в области раздела фаз, и составлял 10 нм. Показана зависимость размера частиц от концентрации солей хлоридов железа от 0,0125М до 1М [24]. При концентрации солей хлоридов железа от 0,0125М до 1М и времени гидролиза (2-10 минут) после введения осадителя, размер наночастиц Ре3С>4 менялся от 4-х до 43-х нанометров, частицы образовывались с широким распределением по размерам. Причем, при образовании частиц более 20 нм помимо наночастиц Ре304 присутствовала примесь гётита а-РеООН. В работе [25-28] представлены аналогичные результаты по увеличению среднего размера частиц с увеличением концентрации солей хлоридов железа в исходном растворе.

Анализ научных статей показал, что прослеживается определенная зависимость размера частиц от температуры среды. В работе [29] были получены частицы при температуре от 20°С до 80°С. Как было показано, под

воздействием температуры размер наночастиц БезОд сначала увеличивался, а при достижении 60°С снижался. Это объяснялось тем, что температура оказывала влияние одновременно на два процесса, протекающих в растворе. Во-первых, наблюдался процесс нуклеации, при этом с увеличением температуры увеличивалось число зародышей кристаллов, что приводило к уменьшению размера частиц. Во-вторых, наблюдался процесс роста частиц, который активируется с повышением температуры. Очевидно, рост кристаллов преобладал на начальном этапе повышения температуры. Далее образование большого числа зародышей частиц, приводило вновь к уменьшению размера частиц. Похожие экспериментальные данные по влиянию температуры на размер наночастиц и, следовательно, ее увеличение при повышении температуры представлены в работах [30-31]. В работе [32] представлен несколько противоречивый результат. Показано что НЧ, полученные при 60°С имели средний размер 10 нм.

Немногочисленное количество работ представлено по зависимости размера частиц от соотношения солей в исходном растворе. В подавляющем большинстве работ использовалось стехиометрическое соотношение Ре2+ к Бе34" равное 1:2 [23, 34-36]. В работе [33] было показано, что изменение соотношения солей Реш]/[Реп] при постоянном значении общей молярной концентрации, приводит к изменению размера НЧ от 10 до 40 нм. В случае использования исходных растворов солей в соотношении [Реш]/[Реп]<2, происходит изменение состава Ре0*Ре203 и образуется иной состав типа шРеО •пРе203 [37-38]. В работе [39] было продемонстрирован