Особенности поведения электролитических медных порошков различных морфологических форм в температурных полях

Т.А. Овечкина1, Н.Н. Грызунова2, А.А. Викарчук2, А.М. Грызунов2, А.Г. Денисова2
1Тольяттинский государственный университет, ул. Белорусская 14 б, 445020, Тольятти, Россия
2Тольяттинский государственный университет, Тольятти, Белорусская, 14
Аннотация
В  данной  работе  электролитическим  методом  получены  медные  порошки  с  примерно  одинаковым  средним  размером частиц, формой близкой к сферической, но разной внутренней структурой и морфологией поверхности. На рисунке представлено СЭМ   изображение   морфологии   поверхности   частиц   
порошка    меди    после    термообработки    при Т=600°С: образец 1 (a), образец 2 (b).Важной задачей материаловедения является создание материалов в виде медных порошков, которые могут применяться в качестве катализаторов для реакторов, работающих по технологии псевдоожиженного слоя. Они являются более экономичными и эффективными, чем реакторы с неподвижным слоем катализатора. Однако, такие реакторы предъявляют особые требования к катализатору. Катализаторы должны быть стабильны в температурных полях, обладать высокой теплопроводностью и износостойкостью, иметь определенные формы и размеры активных частиц. В данной работе электролитическим методом были получены медные порошки с примерно одинаковым средним размером частиц, формой близкой к сферической, но разной внутренней структурой и морфологией поверхности. Проведен сравнительный анализ результатов воздействия на них температурных полей. Температурные исследования осуществлялись в дифференциальном сканирующем калориметре (X-DSC 7000). Исследование изменений морфологии поверхности и фазового состава частиц порошков проводилось методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Показано, что частицы с разной исходной структурой и морфологией поверхности испытывают в процессе отжига на воздухе качественно одинаковые морфологические и фазовые превращения (спекание, потерю огранки, окисление, рост вискеров, образование полостей внутри и пор на поверхности частиц). Но для икосаэдрических малых частиц меди наблюдается повышенное выделение запасенной энергии при нагреве в ДСК, которая активирует и ускоряет протекание структурно-фазовых превращений в них. По мнению авторов, это может быть связано с особенностями внутренней структуры и морфологии поверхности самих икосаэдрических частиц меди.
Получена: 15 февраля 2017   Исправлена: 14 марта 2017   Принята: 21 марта 2017
Просмотры: 64   Загрузки: 15
Ссылки
1.
J. Diduszycki. Principles of design of catalytic reactors. Chemistry. (1972) 376p. (in Russia) [Я. Дидушинский Основы проектирования каталитических реакторов. Химия. 1972. 376с.]
2.
V. P. Dmitrienko, O. I. Nalesnik. Electrochemical method of producing copper powder. Study guide. Tomsk, NITPU (2013) 19p. (in Russia) [В. П. Дмитриенко, О. И. Налесник Электрохимический способ получения медного порошка. Учебное пособие. Томск, НИТПУ. 2013. 19с.]
3.
M. S. Kapitsa, N. P. Ivanova. Applied electrochemistry. Study guide. Minsk, BSTU (2006) 56p. (in Russia) [М. С. Капица, Н. П. Иванова.Прикладная электрохимия. Учебное пособие. Минск, БГТУ. 2006. 56с.]
4.
V. M. Maksimovic, Lj. J. Pavlovic, M. G. Pavlovic, M. V. Tomic. Characterization of copper powder particles obtained by electrodeposition as function of different current densities // Journal of Applied Electrochemistry 39 (12), (2009). p. 2545 – 2552, DOI: 10.1007 / s10800‑009‑9950‑y
5.
H. Hashemipour, M. E. Zadeh, R. Pourakbari, P. Rahimi Investigation on synthesis and size control of copper nanoparticle via electrochemical and chemical reduction method // International Journal of the Physical Sciences.6, (2011).p. 4331 – 4336.
6.
M. V. Tesakova, V. I. Parfenyuk. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 46 (5), (2010). p. 400 – 405. (in Russia) [М. В. Тесакова, В. И. Парфенюк. Электронная обработка материалов. 5 (2010). С. 11 – 16.]
7.
Yu. M. Berezhnoy. Obtaining of ultradispersed powders of copper, stable water-soluble polymers, antifriction metal-polymer materials: Dissertacija na soiskanie stepeni kandidata tehnicheskih nauk. Novocherkassk. (2015) 134p. (in Russia) [Ю. М. Бережной. Получение ультрадисперсных порошков меди, стабилизированных водорастворимыми полимерами, для антифрикционных металло-полимерных материалов: дис. канд. тех. наук. Новочеркасск. 2015. 134с.]
8.
A. I. Kozlov, V. L. Zbarsky. Russian Journal of General Chemistry. 3 (2006) P. 131 – 139. (in Russia) [А. И. Козлов, В. Л. Збарский. Российский химический журнал. 3 (2006) С. 131 – 139.]
9.
T. A. Ovechkina, N. N. Gryzunova, A. A. Vikarchuk. Scientific Bulletin. 1 (7), (2016). P. 168 – 173. (in Russia) [Т. А. Овечкина, Н. Н. Грызунова, А. А. Викарчук. Научный вестник. 1 (7), (2016). С. 168 – 173.] DOI: 10.17117 / nv.2016.01.168
10.
N. N. Gryzunova, A. G. Denisova, I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk. Russian Journal of Electrochemistry. 51 (12). (2015) P. 1176 – 1179. DOI: 10.1134 / S102319351512006X.
11.
I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 69 (9). (2005). P. 1548 – 1553. (in Russia) [И. С. Ясников, А. А. Викарчук. Известия российской академии наук. Серия физическая. 69 (9). (2005). С. 1378 – 1382.]
12.
I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk. Technical Physics Letters. 19 (2007). P. 24 – 31. (in Russia) [И. С. Ясников, А. А. Викарчук. Письма в Журнал технической физики.19 (2007). С. 24 – 31.]
13.
I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk. Metal Science and Heat Treatment. 3 (2007). P. 13 – 16. (in Russia) [И. С. Ясников, А. А. Викарчук. Металловедение и термическая обработка материалов. 3 (2007). С. 13 – 16.]
14.
C. J. Love, J. D. Smith, Y. Cui, K. K. Varanasi. Nanoscale. 3 (2011). P. 4972.
15.
A. A. Vikarchuk, N. N. Gryzunova, D. A. Denisova [et al.]. Journal of functional materials. 5 (2008). P. 163 – 174. (in Russia) [А. А. Викарчук, Н. Н. Грызунова, Д. А. Денисова [и др.]. Журнал функциональных материалов. 5 (2008). С. 163 – 174.]
16.
U. Nerle, M. K. Rabinal. IOSR Journal of Applied Physics. 5 (2013). P. 01 – 07.
17.
M. Perez-Tello, H. Y. Sohn, J. Lottiger. Minerals & metallurgical processing. 16 (2). (1999). P. 1 – 7.
18.
Yasnikov I. S.,Vikarchuk A. A. Technical Physics Letters. 32 (10). (2006). P. 825 – 826.
19.
A. A. Vikarchuk, E. Yu. Vlasenkova, N. N. Gryzunova. Proceedings of the Samara scientific center Russian Academy of Sciences. S6 (2008). P. 44 – 49. (in Russia) [А. А. Викарчук, Е. Ю. Власенкова, Н. Н. Грызунова.Известия Самарского научного центра Российской академии наук.S6 (2008). С. 44 – 49.]
20.
Gryzunova N. N., Vikarchuk A. A., Bekin V. V., Romanov A. E. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 79 (9). (2015). P. 1093 – 1097. (in Russia) [Н. Н. Грызунова, А. А. Викарчук, В. В. Бекин, А. Е. Романов // Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2015, том 79, № 9, C. 1238–1243]