Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Diszperziók előállítása 1. Dezintegrálás (diszpergálás, dezaggregálás) Munkavégzés szükséges (több új felület) 2. Kondenzálás (nukleáció) Aktiválási energia.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Diszperziók előállítása 1. Dezintegrálás (diszpergálás, dezaggregálás) Munkavégzés szükséges (több új felület) 2. Kondenzálás (nukleáció) Aktiválási energia."— Előadás másolata:

1 Diszperziók előállítása 1. Dezintegrálás (diszpergálás, dezaggregálás) Munkavégzés szükséges (több új felület) 2. Kondenzálás (nukleáció) Aktiválási energia kell (új felület)

2 Diszpergálás Szilárd anyagok diszpergálása: őrlés, aprítás (általában 1-10  m; ásványelőkészítés, szilikátipar) Eszközök: golyósmalom, hengerszék, kolloidmalom, fúvókás malom (legfinomabb szemcseméret) Az őrlési körülmények optimalizálása Szilárd anyagok diszpergálását elősegítő tényezők: -idegen anyag -nedves őrlés -tenzid adalékolása (Rehbinder-hatás) Újra összetapadnak

3 Diszperziók előállítása kondenzálással Csoportosítás: halmazállapot szerint (pl. gőzfázisú) komponensek száma (oldat) idegen anyag jelenléte (homogén – heterogén), pl.kondenzcsík (Wilson-féle ködkamra: nukleáció ionokon)

4 Homogén nukleáció gőzfázisban Tapasztalat szerint: P > P  P/P  = S (túltelítés) P: gőznyomás, P  : egyensúlyi gőznyomás (adott T-n) T: hőmérséklet

5 T = áll. d(ΔG)/dr = 0 kritikus gócméret (r krit ) Folyadékcsepp modell: egyetlen gömb alakú csepp keletkezésére  G = 4 r 2  - (4 r 3  /3) (RT/V m ) ln (P/P  ) felületi tag (+)térfogati tag (-) r: gócsugárγ: felületi feszültségV m : folyadék moltérfogata A kondenzált állapot energetikailag kedvezőbb! 1. Góc keletkezése 2. Góc növekedése 12

6 A túltelítés hatása a kritikus gócméretre S krit : 1 db góc/(cm 3 s) pl. vízre: 275,2 K-on S krit = 4,2 (0,89 nm, 80 molekula) S növekedésével egyre kisebb aktiválási energia, egyre kisebb kritikus gócméret. Otthoni tanulmányozásra

7 Diszperziók előállítása kondenzálással Wilson-féle ködkamra: nukleáció ionokon (Dr. Raics Péter, fénykép) (Dr. Kemenes László, az AtomErőmű című újságban megjelent írásának felhasználásával. )

8 Nukleáció oldatokban : (lioszolok előállítása) Befolyásoló tényezők: hőmérséklet, koncentráció, oldhatóság (T és oldószer) Góckeletkezés sebessége: v gk = K [(c-c o )/c o ]relatív túltelítettség Gócnövekedés sebessége: v gn = k (c-c o )abszolút túltelítettség Diszperzitásfok (1/részecskeméret) : D   v gk /v gn  1/c o A csapadék nagyon rossz oldhatósága nem kedvez a szűrhetőségnek!

9 A méret befolyásolása a relatív túltelítettségen keresztül: Jelentős mennyiségű kisméretű részecskék előállítása céljából eredményre vezet: nagy c (koagulálás) vagy kicsiny c o (oldószercsere). Demonstráció: kén-szol előállítása oldószercserével

10 SZOLOK (szuszpenziók) ELŐÁLLÍTÁSA: HIDROLÍZISES ELJÁRÁSOK Hidrolizáló sók pl. Fe(OH) 3 -szol (Graham-módszer) 1. FeCl 3 - oldat szakaszos hidrolízise NH 4 HCO 3 -tal 2. Dialízis desztillált vízzel szemben (pH = 4 teljes hidrolízis) 50 g/l, 5 nm-es részecskék

11 Kontrollált hidrolízis: pl. SiO 2 -szol (Stöber-módszer) Gömb alakú, monodiszperz (szűk méreteloszlású) Előállítás: Si(EtO) 4 + vizes ammónia-oldat (alkoholban) Hidrolízis, majd kondenzáció (a bázikus ammónia elősegíti a polikondenzációt is. Ezért keletkeznek mikrofázisok!) 37 nm 60 nm 95 nm 350 nm TEM-felvételek SEM-felvétel

12 Az S107 (107nm, hidrofil) minta részlegesen átfedő (1-5 rétegű) LB-filmjei eltérő megfigyelési irányokból fényképezve. Optikai demonstráció 1 I. Többrétegű LB-filmek mikroszkóp fedőlemezen

13 A tiltott sáv szélességének méretfüggése különböző félvezetőkre Félvezetők méretkvantált tulajdonságainak demonstrálása ZnO-szolok öregedése (3-7 nm) (az abszorbancia méretfüggő ) „Blue-shift” (kék eltolódás) (Naszályi-Hórvölgyi, 2006)

14 CdTe: 2-5 nm-es részecskék szolja a fluoreszcencia méretfüggése Ez is blue-shift? Hát hogyne! H. Weller et al. Félvezetők méretkvantált tulajdonságainak demonstrálása

15 1951: Turkevich et al. (citrátos redukció) A STUDY OF THE NUCLEATION AND GROWTH PROCESSES IN THE SYNTHESIS OF COLLOIDAL GOLD by J. Turkevich, P. C. Stevenson, J. Hillier DISCUSSIONS OF THE FARADAY SOCIETY (11): 55 (1951) Times Cited: 1204 A citrát redukáló és egyben stabilizáló ágens. Markus Niederberger, 2006 Előállítás redukcióval Arany kolloid előállítása vízben

16 Markus Niederberger, 2006 Az arany méretkvantált tulajdonsága ( plazmonika ) Tömbi arany Színe: arany O.p.: 1064 o C Arany szol Színe: méretfüggő

17 A kis méretek hatása a mágneses tulajdonságokra A, Nagy fajlagos felület: a mágneses részecskék hidroszoljában számottevő a hidroszférában levő víz mennyisége (mágneses folyadék) B, “Single domain” hatás (kb nm-es vas vagy magnetit részecskékben): a mágnességet okozó spinek egy irányban állnak egyetlen részecskében (jelentős mágneses hatás): szuperparamágnesesség

18 Kolloid részecskék alakjának és nagyságának jellemzése Részecskék alakja Izometrikus (minden irányban – x,y,z– azonos méretű): Gömb Henger Oktaéder

19 Anizometrikus : Forgási ellipszoid: oblát („diszkosz”)prolát („szivar”) Ezek torzult formái: lamella fibrilla Fehér azbeszt Kaolinit Mesterséges előállítás: elektromos szálképzés

20 Részecskeméret jellemzése: Monodiszperz: azonos méretű részecsék halmaza (szűk méreteloszlás) Polidiszperz: különböző méretű részecskék halmaza (széles méreteloszlás: átlagok és méreteloszlás függvények) Milyen átlaggal jellemezzük a méretet?

21 Szám szerinti átlag :M n = (∑ n i M i )/(∑n i ) Tömeg szerinti átlag : M m = (∑n i M i 2 )/∑(n i M i ) A polidiszperzitás jellemzése: M m /M n (egyenetlenségi tényező) Monodiszperz esetben értéke 1! Ozmózisnyomás: a részecskék számától függ (kolligatív tulajdonság)! A szórt fény intenzitása a részecskék méretétől függ!

22 Polidiszperz rendszerek méreteloszlása a méret eloszlási függvényekkel jellemezhető Differenciális méreteloszlásIntegrális méreteloszlás Gyakorlás: Rajzolja fel egy szűk- és egy széles méreteloszlású részecskehalmaz függvényeit, valamint egy tridiszperz rendszer összeggörbéjét!

23 Az részecske méret (alak) vizsgálati módszerei : SEM (pásztázó elektronmikroszkópia) TEM (transzmissziós elektronmikroszkópia) HRTEM (nagy felbontású TEM) AFM és STM (atomi-erők- és pásztázó- alagút-mikroszkópia) Ülepítési módszerek (ultracentrifuga) Ozmózis nyomás Fényszórás (dinamikus és sztatikus) Az alak szerepe: aggregáció sebessége, és gélesedés (gélpont), nanoszerkezetű anyagok, bevonatok előállítása. 80 nm-es szilika részecskékre szorbeált 5 nm-es ZnO részecskék, SEM


Letölteni ppt "Diszperziók előállítása 1. Dezintegrálás (diszpergálás, dezaggregálás) Munkavégzés szükséges (több új felület) 2. Kondenzálás (nukleáció) Aktiválási energia."

Hasonló előadás


Google Hirdetések