Гравиметрическое исследование пассивации компактных образцов из пирофорных нанопорошков никеля

М.И. Алымов, Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко, Р.А. Кочетков, В.А. Зеленский, Н.М. Рубцов ORCID logo , А.С. Щукин, И.Д. Ковалев, Н.И. Абзалов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 28 сентября 2020; Исправлена: 20 октября 2020; Принята: 30 октября 2020
Цитирование: М.И. Алымов, Б.С. Сеплярский, С.Г. Вадченко, Р.А. Кочетков, В.А. Зеленский, Н.М. Рубцов, А.С. Щукин, И.Д. Ковалев, Н.И. Абзалов. Гравиметрическое исследование пассивации компактных образцов из пирофорных нанопорошков никеля. Письма о материалах. 2021. Т.11. №1. С.39-44
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-1-39-44

Аннотация

Схема проведения пассивации компактных образцов.Для исследования применялись пирофорные нанопорошки никеля, полученные химико-металлургическим методом. Средний размер наночастиц составлял 67 нм. Из непассивированного нанопорошка никеля в перчаточном боксе в атмосфере аргона изготовлялись компактные образцы диаметрами 5, 7 и 10 мм различной плотности. В ходе предварительных экспериментов, в которых закрытые бюксы с образцами из пирофорного нанопорошка никеля после извлечения из бокса вплоть до извлечения образцов из бюксов, находились в атмосфере аргона, было определено оптимальное значение относительной плотности образцов 0.2, при которой они гарантировано сохраняют пирофорные свойства, поскольку происходило их самовоспламенение с разогревом до ~550 – 600°С. Затем для образцов с плотностями не выше 0.2 были определены время нахождения закрытого бюкса на воздухе и относительный привес образцов, достаточные для их пассивации. На основании полученной информации об относительном привесе и литературных данных было рассчитано количество адсорбируемых моноатомных слоев кислорода и доля активной поверхности компактных образцов из пирофорного нанопорошка никеля. Установлено, что в процессе нахождения бюксов с образцами на воздухе произошла именно пассивация образцов с сохранением их высокой химической активности, так как при инициировании реакции окисления высокотемпературным источником по образцу запускалась волна горения со скоростью порядка 0.3 мм / с. Анализ излома пассивированных образцов показал отсутствие спекания наночастиц никеля, а ЭДА показал практически равномерное распределение кислорода по сечению всех пассивированных образцов, что позволяет сделать вывод о том, что пассивация носит объемный характер.

Ссылки (17)

1. J. Bouillard, A. Vignes, O. Dufaud, L. Perrin, D. Thomas. J. Hazard. Mater. 181, 873 (2010). Crossref. Crossref
2. A. Pivkina, P. Ulyanova, Y. Frolov, S. Zavyalov, J. Schoonman. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 29, 39 (2004). Crossref. Crossref
3. M. Hosokawa, K. Nogi, M. Naito, T. Yokoyama. Nanoparticle technology handbook. Elsevier (2007) 644p.
4. N. M. Rubtsov, B. S. Seplyarskii, M. I. Alymov. Ignition and wave processes in combustion of solids. Springer international publishing (2017) 284p. Crossref. Crossref
5. M. Flannery, T. G. Desai, T. Matsoukas, S. Lotfizadeh, M. A. Oehlschlaeger. Hindawi Publishing Corporation Journal of Nanomaterials. 2015, 185 (2008). Crossref. Crossref
6. M. J. Meziani, C. E. Bunker, F. Lu, H. Li, W. Wang, E. A. Guliants, R. A. Quinn, Y.-P. Sun. ACS Applied Materials & Interfaces. 1, 703 (2009). Crossref. Crossref
7. R. Nagarajan, T. A. Hatton. Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Passivation, and Functionalization. ACS Symposium Series. American Chemical Society, Washington, DC (2008). Crossref. Crossref
8. M. I. Alymov, N. M. Rubtsov, B. S. Seplyarskii, V. A. Zelensky, A. B. Ankudinov, I. D. Kovalev, R. A. Kochetkov, A. S. Shchukin, E. V. Petrov, N. A. Kochetov. Doklady chemistry. 484, 19 (2019). Crossref. Crossref
9. M. I. Alymov, N. M. Rubtsov, B. S. Seplyarskii, R. A. Kochetkov, V. A. Zelensky, A. B. Ankudinov. Mendeleev Communications. 27, 631 (2017). Crossref. Crossref
10. M. I. Alymov, N. M. Rubtsov, B. S. Seplyarskii, V. A. Zelensky, A. B. Ankudinov. Mendeleev Commun. 27, 482 (2017). Crossref. Crossref
11. B. S. Seplyarskii, T. P. Ivleva, M. I. Alymov. Doklady chemistry. 478, 23 (2018). Crossref. Crossref
12. S. Dong, H. Cheng, H. Yang, P. Hou, G. Zou. J. Phys.: Condensed Matter. 14, 11023 (2002). Crossref. Crossref
13. E. M. Hunt, M. L. Pantoya. J. Applied Physics. 98, 034909 (2005). Crossref. Crossref
14. F. Saceleanu, M. Idir, N. Chaumeix, J. Z. Wen. Front. Chem. 6, 465 (2018). Crossref. Crossref
15. A. A. Gromov, U. Teipel. Metal Nanopowders: Production, Characterization, and Energetic Applications. John Wiley & Sons (2014) 417p. Crossref. Crossref
16. J. G. Dean. Ind. Eng. Chem. Soc. 44, 985 (1952). Crossref. Crossref
17. F. H. Ribeiro, R. A. DallaBetta, G. J. Guskey, M. Boudart. Chem. Mater. 3, 805 (1991). Crossref. Crossref

Финансирование