Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе



Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
Способ определения состава поверхностного слоя наночастицы, находящейся в матрице в бинарной системе
G01N2013/0225 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2654956:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)

Изобретение относится к области физико-химического анализа. Предложен способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, согласно которому с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы. Технический результат – повышение точности и информативности получаемых данных.

 

Изобретение относится к физико-химическим анализам, более конкретно, к установлению зависимости состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы, находящейся в двухкомпонентной матрице в равновесных условиях, в зависимости от радиуса наночастицы и состава матрицы и наночастицы.

Известны способы определения состава поверхностного слоя с использованием зондирования поверхности электронами, ионами, атомами, рентгеновским и ультрафиолетовым излучением и другими [1]. Они пригодны для количественного анализа свободных поверхностей, доступных прямому зондированию, или установления распределения компонентов по глубине образца путем послойного анализа, но они не могут быть использованы для определения состава скрытой границы наночастица - матрица.

Известен способ спектроскопии обратного рассеяния первичных ионов (обычно Не+ с энергиями 100 кэВ-5 МэВ и глубинами 0,1-30 мкм) [1]. Однако этот способ вообще не пригоден для количественного анализа тонкой (единицы или десятки нанометра) границы раздела наночастицы и матрицы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения состава поверхностного слоя на границе раздела твердого и жидкого растворов в двухкомпонентной системе [2].

Этот способ легко реализуется на практике и позволяет получать данные о составе межфазного слоя на границе взаимно насыщенных растворов при разных температурах.

Однако известный способ применим только для границы раздела твердых и жидких растворов макроскопических размеров. В случае, когда одна из фаз находится в нанометровом диапазоне, способ практически нереализуем. Кроме того, этот способ вообще не пригоден для измерения состава поверхностного слоя на границе раздела двух взаимнонасыщенных твердых растворов.

Задачей изобретения является расширение области применения способа путем обеспечения возможности определения состава поверхностного слоя на границе двухкомпонентной наночастицы и двухкомпонентной матрицы, находящихся в равновесном состоянии, в зависимости от радиуса сферической наночастицы.

Поставленная цель достигается тем, что одним из известных методов экспериментально определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы сферической формы и по формуле:

где , - концентрация (мольная доля) первого компонента в поверхностном слое,

где и - термодинамическая активность i-го компонента (i=1, 2) в наночастице и матрице соответственно, σ - поверхностное натяжение на границе наночастицы и матрицы в бинарной системе, σ0i - поверхностное натяжение на границе фаз α и β в однокомпонентной системе (чистого i-го компонента), , ω0i, δ0i - молярная поверхность и параметр Толмена на границе фаз α и β чистого i-го компонента, , - молярный объем для чистого i-го компонента в фазе ν (ν=α,β,σ), Т - температура (в Кельвинах), R - универсальная газовая постоянная, находят концентрацию первого компонента в поверхностном слое . Концентрация второго компонента в поверхностном слое определяется из соотношения . Формула (1) получена в рамках подхода регулярных растворов, который обычно используется при рассмотрении свойств наночастиц, находящихся в матрице [3].

Задача упрощается для случая, когда фазы α, β и σ можно считать идеальными растворами (, , ). В этом случае расчет ведется по формуле:

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Одним из известных методов определяют концентрацию одного из компонентов в наночастице и матрице , а также средний радиус наночастицы r. Такими методами, в частности, могут являться метод томографического атомного зондирования, метод трансмиссионной электронной микроскопии [3] и некоторые другие.

Значения и , необходимые для расчета по формуле (2), находятся с учетом термодинамических характеристик растворов, в частности, в локально-координационном приближении [3], в зависимости от состава , , температуры и радиуса кривизны наночастицы сферической формы r. При этом размерная зависимость параметра квазихимического взаимодействия в фазах α и β учитывается по известной зависимости координационного числа от размера [4]. Поверхностное натяжение на границе наночастицы и матрицы в бинарной системе σ, входящее в (2), рассчитывается в соответствии с [5]. Значения σ0i в зависимости от r и δ0i, находятся, следуя [6] и [7] соответственно.

Пример 1. В качестве образца выбирается сплав, склонный к распаду с выделением дисперсных частиц, например, сплавы Fe и Сr, для которых и рассмотрим конкретное выполнение предлагаемого способа. После стандартных процедур (гомогенизация, закалка, высокотемпературный отпуск), выполняемых по известной технологии, имеет место распад пересыщенного твердого раствора с выделением дисперсных частиц [8]. По одной из известных методик (например, томографического атомного зондирования [9]) изучаются изменения микроструктуры сплава, при выбранной температуре. Определяются зависимость концентрации хрома , среднего радиуса выделения (преципитата) r, а также состава матрицы от времени отжига. При достижении термодинамически равновесного состояния эти величины перестают зависеть от времени. Полученные таким образом значения [9] для сплава Fe-Cr приведены в таблице.

Значения и , входящие в (2), вычисляются с использованием , , а также средних энергий парного взаимодействия εFe-Fe=-1,072 эВ, εCr-Cr=-1,025 эВ, εFe-Cr=-0,998 эВ, приведенные в [3].

Технический результат заключается в том, что предлагаемый способ определения поверхностного натяжения наночастиц, находящихся в матрице, пригоден для всех температурных и концентрационных областей фазового равновесия двухкомпонентных твердых растворов, а также любых размеров наночастиц; применим для различных типов неассоциированных твердых тел (металлических, полупроводниковых, диэлектрических); позволяет выявить влияние наноразмерных эффектов на состав поверхностного слоя между двумя растворами, находящимися в конденсированном состоянии в равновесных условиях; является неразрушающим способом.

Литература

1. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. Москва, Мир, 1989, 568 с.

2. Авторское свидетельство SU 1173261, кл. G01N 13/00.

3. Львов П.Е., Светухин В.В., Обухов Термодинамика фазового равновесия бинарных сплавов, содержащих наноразмерные преципитаты. Физика твердого тела, 2011, том 53, вып. 2, с. 394-399.

4. Frenkel A.I., Yevick A., Cooper Ch. And Vasic R. Annu Rev. Anal. Chem (2011) 4; 23-29.

5. Шебзухова M.A., Шебзухов A.A. Патент РФ №2585514 от 06.05.2016 г. Способ определения поверхностного натяжения двухкомпонентной наночастицы, находящейся в матрице.

6. Шебзухов З.А., Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. Поверхность, синхротронные и нейтронные исследования, 2009, №11, с. 102.

7. Шебзухова М.А., Шебзухов А.А. ФТТ, 54, 1, 173 (2012).

8. Григорович В.К. Жаропрочность и диаграммы состояния. М., Металлургия, 1969, 324 с.

9. Novy S., Pareige P., Pareige С.J. Nucl. Mater, т. 384, 96, 2009.

Способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, отличающийся тем, что, с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, представленный листовым материалом, содержащим дисперсную частицу в дисперсионной среде, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы и по формуле

где , - концентрация (мольная доля) первого компонента в поверхностном слое, и - термодинамические активности компонентов в поверхностном слое, определяемые через аналогичные величины наночастицы и матрицы, а также поверхностное натяжение, находят искомую величину.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена система и способ для сбора нуклеиновой кислоты из образца текучей среды организма, а также стерильная съемная крышка для приемника для сбора отходов.

Изобретение относится к измерительному устройству и к способу отбора образцов. Способ содержит следующие этапы: а) добавление образца в камеру, в которой обеспечены магнитные частицы, при этом образец содержит целевой компонент, и камера имеет поверхность обнаружения; b) приложение силы магнитного поля к магнитным частицам, чтобы притянуть магнитные частицы к поверхности обнаружения.

Настоящее изобретение относится к области биотехнологии, в частности к новым вариантам глюкозооксидазы из Aspergillus niger с улучшенными свойствами, а именно термостабильностью и собственной глюкозооксидазной активностью.

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для спектрального элементного анализа веществ и материалов, в том числе сложных по составу и/или с сильно дымящей при испарении проб в электротермическом атомизаторе матрицей.

Изобретение относится к экологии, лимнологии, океанологии и может быть использовано в качестве устройства для проведения in situ исследований антропогенной загрязненности природных акваторий с морской и пресной водой.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для количественной оценки степени окислительного стресса в клетках. Для этого на первом этапе проводят инкубацию 0,25 мл лизированных 1% раствором тритона Х-100 клеток с 0,5 мл 10 мМ раствора 2,4-динитрофенилгидразина в 2 М НСl, связывающегося с карбонильными группами белков.

Изобретение относится к области спектрометрии. Парогенератор для устройства обнаружения содержит источник пара, присоединенный посредством проточного канала и предназначенный для подачи пара через средство блокировки к выпускному отверстию для подачи пара в устройство обнаружения.

Группа изобретений относится к пробоотборникам, используемым в спектрометрических системах. Устройство для создания потока текучей среды к порту приема пробы с использованием порта отбора, содержащее порт приема пробы, порт отбора, впускной узел для приема пробоотборника, шторный порт.

Изобретение относится к оптическому анализатору. Оптический анализатор содержит оптически интегрирующую полость, сформированную по меньшей мере одной светорассеивающей стенкой и адаптированную для помещения в нее образца твердого сельскохозяйственного продукта, состоящего из одного или более элементов образца, и источник оптического излучения, испускающий излучение в оптически интегрирующую полость.

Предложен способ определения качества топлива, используя двигательную систему 200, содержащую двигатель 208, сконфигурированный для потребления топлива, имеющий по меньшей мере два расходомера 214, 216.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для прогнозирования добычи углеводородов из продуктивного пласта. Предложен способ, который позволяет осуществлять определение смачиваемости с пространственным разрешением для пористых или других материалов.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физических параметров металлических расплавов методом геометрии «большой капли», а именно путем измерения геометрических характеристик силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли расплавленного образца посредством фотообъемометрии.

Изобретение относится к области физико-химического анализа материалов, более конкретно к установлению зависимости поверхностного натяжения двухкомпонентной наночастицы сферической формы, находящейся в собственной двухкомпонентной матрице в зависимости от радиуса наночастицы и состава матрицы и наночастицы.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических сплавов методом геометрии «большой капли», т.е. путем измерения параметров неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца сплава посредством фотометрической объемометрии.

Изобретение относится к области технических измерений, в частности к способам определения поверхностного натяжения на границе органической и водной фаз гербицидных эмульсий.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических сплавов методом геометрии «большой капли», т. е.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических расплавов методом геометрии контура «большой лежащей капли», т.е.

Изобретение относится к области аналитической техники, а именно к способам и средствам измерений межфазного натяжения жидких сред. Для этого формируют вспучивания на межфазной поверхности жидкость-газ или жидкость-жидкость воздействием ультразвукового радиационного давления, и определяя максимальную высоту вспучивания, судят о величине поверхностного или межфазного натяжения.

Изобретение относится к области поверхностных явлений и предназначено для достоверного определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21, под коэффициентом σ21 понимается поверхностное натяжение жидкости (2) на границе с ее паром (1) или другим газом.

Изобретение относится к области исследования поверхностных явлений и предназначено для надежного определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21.
Изобретение относится к области нанотехнологии, в частности к фармацевтике. Способ получения нанокапсул цианида калия характеризуется тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется каррагинан, в качестве ядра - цианид калия, при этом цианид калия добавляют в суспензию каррагинана в этаноле в присутствии препарата Е472 с, при массовом соотношении ядро:оболочка 1:1, или 1:3, или 5:1 соответственно, при перемешивании 1200 об/мин, затем добавляют петролейный эфир, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре.

Изобретение относится к области физико-химического анализа. Предложен способ определения состава поверхностного слоя двухкомпонентной наночастицы сферической формы в матрице, согласно которому с целью установления размерной зависимости состава поверхностного слоя наночастицы, сплав, содержащий наноразмерные частицы, подвергают термическому отжигу, определяют состав наночастицы и матрицы, а также средний радиус наночастицы. Технический результат – повышение точности и информативности получаемых данных.

Наверх