Способ получения полидисперсных металлических пленок
Владельцы патента RU 2447191:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) (RU)
Изобретение относится к радиотехнической, атомной и медицинской промышленности и может быть использовано для получения наполнителей современных композиционных защитных материалов, поглощающих электромагнитные и радиационные излучения. В реактор загружают порошок растворимого в воде химического соединения, имеющего температуру разложения выше температуры разложения легколетучего металлоорганического соединения, осуществляют продув порошка инертным газом и нагревают реактор до температуры термического разложения легколетучего металлоорганического соединения. Легколетучее металлоорганическое соединение подают в виде пара с помощью несущего инертного газа, обеспечивающего перемешивание порошка и образование металлической пленки на нагретых частицах порошка путем термического разложения легколетучего металлоорганического соединения. Затем проводят охлаждение реактора, измельчение частиц порошка, растворение в воде измельченных частиц порошка и отделение от воды декантированием металлического осадка. Получают полидисперсные металлические пленки в виде металлических микропластин толщиной ≤10 мкм, которые повторяют размеры и конфигурацию измельченных частиц порошка. Получаются полидисперсные пленки требуемой толщины. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к радиотехнической, атомной и медицинской промышленности и может быть использовано для получения наполнителей современных композиционных защитных материалов, поглощающих электромагнитные и радиационные излучения.
Известны способы получения пленок металлов путем их физического или химического осаждения на поверхности различных подложек (Г.А.Разуваев и др. «Металлоорганические соединения в электронике», М., «Наука», 1972).
В известном способе нанесения металлических покрытий на порошки материалов проводят термическую диссоциацию паров карбонилов VI-VIII групп Периодической системы в токе инертного газа на предварительно нанесенный первый металлический слой. Дополнительно наносят второй слой из смеси карбонилов, в качестве одного из которых берут карбонил, используемый для нанесения предварительного (первого слоя), а в качестве второго - пентакарбонил железа. Функциональные свойства полученных пленок определяют в сочетании со свойствами этих подложек (Патент РФ №2169638, МПК B22F 1/02, 2001).
Известен способ получения металлических покрытий с пластинчатой формой частиц, осажденных газофазным методом из пентакарбонила железа Fe(CO)5 на поверхность нагретой подложки (В.Г.Сыркин, CVD-метод, Химическое парофазное осаждение. М., «Наука», 2000 г. РАН, стр.282).
В работе В.Г.Сыркина «CVD-метод, Химическое парофазное осаждение» М., «Наука», 2000 г. РАН, стр.246 описан способ получения пористых материалов, заключающийся в термическом разложении паров тетракарбонила никеля Ni(CO)4 на нагретой поверхности пластинчатых ячеек поролона (пенополиуретана) с последующим удалением поролона путем выжигания.
Описанные выше патенты и литературные источники, связанные с нанесением металлических покрытий на различные подложки, исключают получение отдельных полидисперсных металлических пленок.
Технической задачей данного изобретения является разработка способа получения полидисперсных металлических пленок заданной толщины.
Указанная задача достигается тем, что предложен новый способ получения полидисперсных металлических пленок, включающий загрузку в реактор порошка растворимого в воде химического соединения, имеющего температуру разложения выше температуры разложения легколетучего металлоорганического соединения, продув порошка инертным газом и нагрев реактора до температуры термического разложения легколетучего металлоорганического соединения, подачу легколетучего металлоорганического соединения в виде пара с помощью несущего инертного газа, обеспечивающего перемешивание порошка и образование металлической пленки на частицах порошка путем термического разложения легколетучего металлоорганического соединения, охлаждение, измельчение, растворение в воде измельченных частиц порошка и отделение от воды декантированием металлического осадка, при этом получают пленки толщиной ≤10 мкм, которые повторяют размеры и конфигурацию измельченных частиц порошка.
Технический результат достигается тем, что получение полидисперсных металлических пленок осуществляют путем термического разложения паров легколетучих металлоорганических соединений (МОС) на поверхности частиц порошков растворимых химических соединений, имеющих температуру разложения, превышающую температуру разложения применяемого металлоорганического соединения, с последующим их измельчением и растворением. Способ позволяет получать полидисперсные металлические пленки, повторяющие размеры и конфигурацию поверхности отдельных частиц порошков, используемых в качестве подложек. Способ прост в осуществлении, выполняется в три стадии: первая стадия - нанесение металлической пленки на частицы порошков подложки, вторая стадия - измельчение полученных металлизированных порошков, третья стадия - растворение подложки и отделение металлических пленок.
Способ осуществляют следующим образом.
В реактор в виде полого, вертикального цилиндра, с электрообогревом в нижней части, загружают порошок растворимого кристаллического химического соединения. Реактор закрывают, продувают инертным газом и нагревают до температуры разложения МОС. В испаритель загружают расчетное количество МОС и нагревают до заданной температуры. Из испарителя пары МОС с помощью несущего инертного газа, который служит также для перемешивания порошка, подают в реактор. Пары МОС разлагаются на нагретой поверхности частиц порошка, образуя металлическую пленку. Выделяющиеся в процессе разложения газообразные продукты сжигают. После прекращения выделения газообразных продуктов реактор и испаритель охлаждают и выгружают порошок, покрытый металлом. Затем полученный порошок размельчают и растворяют подложку. Осадок отделяют декантированием, промывают, сушат и проводят анализ полученных пленок металла.
Пример 1.
В реактор загружают 130 г кристаллической соли хлористого натрия (NaCl), а в испаритель 33 г пентакарбонила железа Fe(CO)5 (ПКЖ). Систему продувают азотом, после чего реактор нагревают до температуры 280°C, а испаритель - до 65°C. После достижения заданных температур в испаритель подают азот со скоростью, обеспечивающей доставку паров ПКЖ в реактор и перемешивание частиц порошка соли. Пары карбонила разлагаются на поверхности нагретых частиц соли с образованием пленок металла, а выделяющийся при этом монооксид углерода сжигают на горелке. Процесс ведут до окончания выделения монооксида углерода, затем частицы порошка NaCl, покрытые пленками железа, выгружают и размалывают. NaCl растворяют в воде, отделяют выпавший осадок железных пленок декантированием, промывают, сушат и анализируют.
Другие примеры приведены в таблице.
| №№ п/п | Материал подложки, вес загрузки, г | Удельная поверхность частиц порошка, см2/г | Исходный карбонил, вес загрузки, г | Режим нанесения пленок | Вес полученных пленок, г | Средняя толщина пленок, мкм | |
| Температура, °C | |||||||
| В реакторе | В испарителе | ||||||
| 1 | NaCl | 120 | Fe(CO)5 | 260 | 90 | 16 | 1,2 |
| 146 | 43 | ||||||
| 2 | NaCl | 50 | W(CO)6 | 380 | 130 | 32 | 5,0 |
| 70 | 65 | ||||||
| 3 | Сахароза | 120 | Ni(CO)4 | 130 | 25 | 60 | 10 |
| 240 | 150 | ||||||
| 4 | NaCl | 50 | Бисэтилбензолхром | 450 | 120 | 21 | 1,5 |
| 60 | 115 |
Способ получения полидисперсных металлических пленок, включающий загрузку в реактор порошка растворимого в воде химического соединения, имеющего температуру разложения выше температуры разложения легколетучего металлоорганического соединения, продув порошка инертным газом и нагрев реактора до температуры термического разложения легколетучего металлоорганического соединения, подачу легколетучего металлоорганического соединения в виде пара с помощью несущего инертного газа, обеспечивающего перемешивание порошка, и образование металлической пленки на нагретых частицах порошка путем термического разложения легколетучего металлоорганического соединения, охлаждение реактора, измельчение частиц порошка, растворение в воде измельченных частиц порошка и отделение от воды декантированием осадка в виде металлических микропластин толщиной ≤10 мкм, повторяющих размеры и конфигурацию измельченных частиц порошка.
