Эволюция икосаэдрических частиц меди в процессе их роста при электрокристаллизации

А.А. Викарчук, Н.Н. Грызунова, Т.А. Боргардт показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 23 августа 2018; Исправлена: 30 декабря 2018; Принята: 17 января 2019
Цитирование: А.А. Викарчук, Н.Н. Грызунова, Т.А. Боргардт. Эволюция икосаэдрических частиц меди в процессе их роста при электрокристаллизации. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.124-129
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-124-129

Аннотация

Медные усеченные икосаэдры полученные методом электроосаждения металлаМеталлические икосаэдрические микрочастицы, имеющие шесть осей симметрии пятого порядка, специфическую огранку и высокую каталитическую активность, предоставляют широкие возможности применения в качестве катализаторов, способных работать в реакторах по технологии «псевдоожиженного слоя». В данной работе электролитическим методом из сернокислого электролита впервые были выращены микрочастицы меди икосаэдрического габитуса размером около 15 мкм в виде усеченных икосаэдров. Такие икосаэдры огранены двенадцатью кристаллографическими плоскостями типа {110} и двадцатью плоскостями {111}. Исследования морфологии поверхности медных усеченных икосаэдров с использованием металлографии и электронной микроскопии показали, что они в процессе роста трансформируются в совершенные икосаэдры, ограненные только плоскостями типа {111}. В работе детально исследовано строение икосаэдрических частиц меди. Электронно-микроскопические исследования сечения частиц показали, что они состоят из субструктурных объемных элементов (фрагментов), которые отделены друг от друга двойниковыми и (или) дислокационными границами. Часто внутри фрагментов наблюдаются оборванные границы, вблизи которых видны экстинционные контура, имеющие дислокационное происхождение. Кроме того, в частицах наблюдаются когерентные двойниковые границы типа {111}<112>, не создающие дальнодействующих полей напряжений, двойниковые прослойки, вставки и дислокации. На поверхности частиц в процессе электроосаждения или травления появляются пентагональные ямки, что свидетельствует о присутствии там частичных дисклинаций. По результатам экспериментальных данных предложена схема эволюции в процессе электрокристаллизации меди усеченных икосаэдров в совершенные икосаэдры. Используя дисклинационный подход, была произведена оценка плотности полной свободной энергии усеченного и совершенного икосаэдра и показано, что превращение усеченного икосаэдра в совершенный энергетически оправдано.

Ссылки (29)

1. V. G. Gryaznov, J. Heidenreich, A. M. Kaprelov, S. A. Nepijko, A. E. Romanov, J. Urban. Crystal Research and Technology. 34, 1091 (1999). <1091::AID-CRAT1091>3.0.CO;2-S. Crossref
2. X. Yang, K. D. Gilroy, M. Vara, M. Zhao, S. Zhou, Y. Xia. Chemical Physics Letters. 683, 613 (2017). Crossref
3. S. Ogawa, S. Ino. Journal of Crystal Growth. 13 / 14, 48 (1972).
4. L. D. Howie. Marks Philosophical Magazine A. 1 (49), 95 (1984).
5. L. D. Marks, L. Peng. Journal of Physics: Condensed Matter. 28, 48 (2016).
6. H. Wang, Sh. Zhou, K. D. Gilroy, Z. Cai, Y. Xia. Nano Today. 15, 121 (2017). Crossref
7. I. V. Mishakov, V. A. Lyholobov. Introduction to catalysis. Novosibirsk, NSU (2015) 67 p. (in Russian) [И. В. Мишаков, В. А. Лихолобов. Введение в катализ. Новосибирск, НГУ (2015) 67 c.].
8. G. V. Meshcheryakov. Proceedings of Tula State University. Natural Sciences. 1 (2), 148 (2014). (in Russian) [Г. В. Мещеряков. Известия ТулГУ. Естественные науки. 1 (2), 148 (2014).].
9. Yu. N. Gornostyrev, I. N. Karkin, M. I. Candzelson, A. V. Trefilov. Physics of metals and metallurgy. 2 (96), 19 (2003). (in Russian) [Ю. Н. Горностырев, И. Н. Карькин, М. И. Канцельсон, А. В. Трефилов. Физика металлов и металловедение. 2 (96), 19 (2003).].
10. A. A. Vikarchuk, I. S. Yasnikov. Structurization in nanoparticles and microcrystals with pentagonal symmetry, formed during electrocrystallization of fcc metals. Togliatti, TSU (2006) 208 p.] (in Russian) [А. А. Викарчук, И. С. Ясников. Структурообразование в наночастицах и микрокристаллах с пентагональной симметрией, формирующихся при электрокристаллизации ГЦК-металлов. Тольятти, ТГУ (2006) 208 с.].
11. A. I. Gusev, A. A. Rempel. Nanocrystalline materials. Moscow, Fizmatlit. (2001) 224 p. (in Russian) [А. И. Гусев, А. А. Ремпель. Нанокристаллические материалы. Москва, Физматлит. (2001) 224 с.].
12. M. Y. Gutkin, A. L. Kolesnikova, I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk, E. C. Aifantis, A. E. Romanov. European Journal of Mechanics, A / Solids, 68, 133 (2018). Crossref
13. I. S. Yasnikov, A. A. Vikarchuk. Metal Science and Heat Treatment. 49 (3-4), 97 (2007). (in Russian) [И. С. Ясников, А. А. Викарчук. Металловедение и термообработка. 49 (3-4), 97 (2007).].
14. I. S. Yasnikov. Letters on Materials. 1, 51 (2011). (in Russian) [И. С. Ясников. Письма о материалах. 1, 51 (2011).]. Crossref
15. T. A. Ovechkina, N. N. Gryzunova, A. A. Vikarchuk et al. Letters on Materials. 7 (2), 120 (2017). (in Russian) [Т. А. Овечкина, Н. Н. Грызунова, А. А. Викарчук и др. Письма о материалах. 7 (2), 120 (2017).]. Crossref
16. P. S. Aleksandrov, A. I. Markushevich, A. Ya. Khinchin. Polygons and polyhedra. Encyclopedia of elementary mathematics. Fourth edition. Geometriya. Moscow, State Publishing House of Physical and Mathematical Literature. (1963) 382 p. (in Russian) [П. С. Александрова, А. И. Маркушевича, А. Я. Хинчина. Многоугольники и многогранники. Энциклопедия элементарной математики. Книга четвёртая. Геометрия. Москва, Государственное издательство физико-математической литературы. (1963) 382 c.].
17. V. I. Tomilin, N. P. Tomilina, V. A. Bakhtina. Physical Materials Science. Part 1. Passive dielectrics: study guide. Krasnoyarsk, Siberian. federal university. (2012) 280 p. (in Russian) [В. И. Томилин, Н. П. Томилина, В. А. Бахтина. Физическое материаловедение: в 2 ч. Ч. 1. Пассивные диэлектрики: учеб. пособие. Красноярск, Сиб. федер. ун-т. (2012) 280 с.].
18. The process of real crystal formation. Ed. by N. V. Belova. Moscow, Nauka. (1977) 235 p. (in Russian) [Процессы реального кристаллообразования . Под ред. Н. В. Белова. Москва, Наука. (1977) 235 с.].
19. E. V. Kozlov, A. M. Glezer, N. A. Koneva, N. A. Popova, I. A. Kurzina. Fundamentals of plastic deformation of nanostructured materials. Moscow, Fizmatlit. (2016) 304 p. (in Russian) [Э. В. Козлов, А. М. Глезер, Н. А. Конева, Н. А. Попова, И. А. Курзина. Основы пластической деформации наноструктурных материалов. Москва, Физматлит. (2016) 304 с.].
20. M. A. Shtremel. Strength of alloys. Part 1: Defects of the lattice. Moscow, MISIS. (1999) 384 p. (in Russian) [М. А. Штремель. Прочность сплавов. Ч. 1: Дефекты решетки. Москва, МИСИС. (1999) 384 с.].
21. V. V. Povetkin, I. M. Kovensky. Electrolytic coating structure. Moscow, Metallurgy. (1989) 136 p. (in Russian) [Поветкин В. В., Ковенский И. М. Структура электролитических покрытий. Москва. Металлургия. (1989) 136 с.].
22. I. A. Ovidko, N. V. Skiba. Materials Physics and Mechanics. 21, 288 (2014). (in Russian) [И. А. Овидько, Н. В. Скиба. Физика и механика материалов. 21, 288 (2014).].
23. M. Yu. Gutkin, I. A. Ovidko, N. V. Skiba. Solid State Physics. 46 (11), 1975 (2004). (in Russian) [М. Ю. Гуткин, И. А. Овидько, Н. В. Скиба. Физика твердого тела. 46 (11), 1975 (2004).].
24. G. F. Sarafanov, V. N. Perevezentsev. Letters on Materials. 1 (1), 19 (2011). (in Russian) [Г. Ф. Сарафанов, В. Н. Перевезенцев. Письма о материалах. 1 (1), 19 (2011).]. Crossref
25. L. M. Dorogin, S. Vlassov, A. L. Kolesnikova, I. Kink, R. Lohmus, and A. E. Romanov. Physica Status Solidi B. 247 (2), 288 (2010). Crossref
26. A. E. Katz. Energy, economy, technology, ecology. 3, 25 (2002). (in Russian) [А. Е. Кац. Энергия, экономика, техника, экология. 3, 25 (2002).].
27. S. Kibey, J. B. Liu, D. D. Johnson, H. Schitoglu. Acta Materialia. 55, 6843 (2007). Crossref
28. J. P. Hirth, J. Lothe. Theory of Dislocations. New York, Willey. (1982) 435 p.
29. V. N. Chuvildiev. Bulletin of the Nizhny Novgorod University. N. I. Lobachevsky. 5 (2), 124 (2010). (in Russian) [В. Н. Чувильдиев. Вестник Нижнегородского ун-та им. Н. И. Лобачевского, 5 (2), 124 (2010).

Другие статьи на эту тему