Параметры активности нанопорошков меди при длительном хранении в условно-герметичной таре

Abstract

Актуальность исследования связана с определением параметров активности серии нанопорошков меди после хранения в течение 16 лет в условно-герметичной таре и на их основе получением данных о деградации меди в нанодисперсном состоянии.

Цель: экспериментально определить четыре параметра химической активности серии нанопорошков меди и установить закономерности изменения этих параметров после длительного хранения этих нанопорошков в условно-герметичной таре. Объект: нанопорошки меди, синтезированные в условиях электрического взрыва проводника в среде аргона.

Методы. Фазовый состав серии нанопорошков меди определяли с использованием дифрактометрa «Shimadzu» XRD-700. Размеры и форму частиц анализировали с помощью растрового электронного микроскопа JSM-7500FA «Jeol». Площадь удельной поверхности нанопорошков меди измеряли с помощью метода низкотемпературной адсорбции азота (метод БЭТ). Содержание металлической меди определяли с использованием термогравиметрии при нагревании до 1020 °С со скоростью 10 °/мин. Реакционную способность нанопорошков меди определяли по четырем параметрам активности: температура начала окисления (tso, °С), максимальная скорость окисления (Vmax, мг/мин), степень окисленности (α, %) и энтальпия окисления АН, кДж/моль. Для расчета этих параметров использовали дериватограф Q-1000 (фирма MOM) и термоанализатор Q600 STD (фирма TA-In-strument).

Результаты. После хранения (16 лет) нанопорошков меди в условно-герметичной таре часть образцов стали пирофорными: их температура окисления понизилась до 19 и 16 °С В то же время имеются образцы с температурой начала окисления 188 и 190 °С. Максимальная скорость окисления нанопорошков меди составляла 32,3-10-4мг/с, а минимальная только 5,2-10-4мг/с. При нагревании до 650 °С энтальпия окисления нанопорошков меди для подавляющей части образцов составляла ≈ 1500Дж/г Содержание металлической меди в нанопорошках образцов составляло от 46,7до 73,5 мас °%. Отсутствие корреляционных зависимостей между условиями электрического взрыва и параметрами активности связано, по-видимому, с многопараметрической зависимостью формирования оксидной оболочки на частицах меди: значимыми являются условия пассивирования. Особенностью нанопорошков меди является невозможность формирования защитной плёнки на поверхности частиц: продуктами окисления является кристаллическая фаза CuO и рентгеноаморфный оксид Cu2O в виде кластеров с характерными размерами 4-6 нм.