Кинетика процесса получения нанопорошка кобальта методом водородного восстановления при неизотермических условиях

Металлургия и материаловедение

Нанотехнологии и наноматериалы

2020. Т. 27. № 4. С. 241-249.

DOI: 10.34759/vst-2020-4-241-249

Авторы

Нгуен Т. Х. 1*, Нгуен В. М. 2**, Ле Х. Н. 2***, Нгуен Х. 2****

1. Вьетнамский государственный технический университет имени Ле Куй Дона, ул. Хоанг Куок Вьет, Ханой, 100000, Вьетнам
2. Технологический институт, Ханой, 100000, Вьетнам

*e-mail: htnru7@yandex.ru
**e-mail: chinhnhan88@gmail.com
***e-mail: lehaininh2003@yahoo.com
****e-mail: nguyenhuynh1586@gmail.com

Аннотация

Проведено исследование кинетики процесса получения нанопорошка (НП) металлического кобальта методом водородного восстановления неизотермических условиях. Установлено, что процесс неизотермического водородного восстановления НП Со(OН)2 протекает в интервале температур от 180 до 310 °С с максимальной скоростью 222,34·10-5 с-1 при температуре 280 °С. Энергия активации процесса восстановления НП Со(OН)2 составила ~45 кДж/моль, что говорит о смешанном режиме реагирования. Установлено, что восстановление гидроксида Со(OН)2 при температуре 280 °С позволяет ускорить процесс при обеспечении необходимых свойств продукта.

Ключевые слова:

кинетика, нанопорошок кобальта, водородное восстановление, неизотермические условия, дифференциально-разностный метод

Библиографический список

  1. Айдемир Т., Голубева Н.Д., Шершнева И.Н., Кыдралиева К.А., Джардималиева Г.И. Получение, строение и магнитные свойства нанокомпозитов, получаемых термическим разложением Fе(III)Со(II)-сокристаллизатных комплексов // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 219-228.

  2. Климов В.Г. Применение лазерной импульсной на плавки при разработке технологии восстановления рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 1. С. 170-179.

  3. Bhushan B. (ed). Springer Handbook of Nanotechnology. 4th edition. – Berlin: Springer-Verlag Heidelberg, 2017. – 1500 p.

  4. Шевцов Д.А., Турченко И.С. Однообмоточные дроссели насыщения в авиационных источниках вторичного электропитания // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 3. С. 145-153.

  5. Zeng M., Liu Y., Zhao F., Nie K., Han N., Wang .X, Huang W., Song X., Zhong J., Li Y. Metallic Cobalt Nanoparticles Encapsulated in Nitrogen-Enriched Graphene Shells: Its Bifunctional Electrocatalysis and Application in Zinc-Air Batteries // Advanced Functional Materials. 2016. Vol. 26(24), pp. 4397-4404. DOI: 10.1002/adfm.201600636

  6. Nguyen V.M., Khanna R., Konyukhov Y., Nguyen T.H., Burmistrov I., Levina V., Golov I., Karunakaran G. Spark Plasma Sintering of Cobalt Powders in Conjunction with High Energy Mechanical Treatment and Nanomodification // Processes. 2020. Vol. 8(5), p. 627. DOI: 10.3390/pr8050627

  7. Лапсина П.В., Додонов В.Г., Пугачев В.М., Кагакин Е.И. Получение ультрадисперсного кобальта восстановлением кристаллического карбоната кобальта // Вестник Кемеровского государственного университета. 2012. T. 4. № 1. С. 267-271.

  8. Wang Y., Nie Y., Ding W., Chen S.G., Xiong K., Qi X.Q., Zhang Y., Wang J., Wei Z.D. Unification of catalytic oxygen reduction and hydrogen evolution reactions: highly dispersive Co nanoparticles encapsulated inside Co and nitrogen co-doped carbon // Chemical Communications. 2015. Vol. 51(43), pp. 8942-8945. DOI: 10.1039/C5CC02400E

  9. Farkas B., Santos-Carballal D., Cadi-Essadek A., De Leeuw N.H. A DFT+U study of the oxidation of cobalt nanoparticles: Implications for biomedical applications // Materialia. 2019. Vol. 7, p. 100381. DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100381

  10. Jamkhande P.G., Ghule N.W., Bamer A.H., Kalaskar M.G. Metal nanoparticles synthesis: An overview on methods of preparation, advantages and disadvantages, and applications // Journal of Drug Delivery Science and Technology. 2019. Vol. 53, p. 101174. DOI: 10.1016/j.jddst.2019.101174

  11. Yanilkin V.V., Nasretdinova G.R., Osin Y.N., Salnikov V.V. Anthracene mediated electrochemical synthesis of metallic cobalt nanoparticles in solution // Electrochimica Acta. 2015. Vol. 168, pp. 82-88. DOI: 10.1016/j.electacta.2015.03.214

  12. Ansari S.M., Bhor R.D., Pai K.R., Sen D., Mazumder S., Ghosh K., Kolekar Y.D., Ramana C.V. Cobalt nanoparticles for biomedical applications: Facile synthesis, physiochemical characterization, cytotoxicity behavior and biocompatibility // Applied Surface Science. 2017. Vol. 414, pp. 171-187. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.03.002

  13. Seong G., Takami S., Arita T., Minami K., Hojo D., Yavari A.R., Adschiri T. Supercritical hydrothermal synthesis of metallic cobalt nanoparticles and its thermodynamic analysis // The Journal of Supercritical Fluids. 2011. Vol. 60, pp. 113-120. DOI: 10.1016/j.supflu.2011.05.003

  14. Konyukhov Yu.V., Nguyen V.M., Ryzhonkov D.I. Kinetics of Reduction of ?-Fe2O3 Nanopowder with Hydrogen under Power Mechanical Treatment in an Electromagnetic Field // Inorganic Materials: Applied Research. 2019. Vol. 10(3), pp. 706-712. DOI: 10.1134/S2075113319030171

  15. Ryzhonkov D.I., Konyukhov Yu.V., Nguyen V.M. Kinetic Regularities and Mechanisms of Hydrogen Reduction of Nanosized Oxide Materials in Thin Layers // Nanotechnologies in Russia. 2017. Vol. 12(11-12), pp. 620-626. DOI: 10.1134/S1995078017060076

  16. Рыжонков Д.И., Арсентьев П.П., Яковлев В.В. Теория металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1989. – 392 с.

  17. Чижиков Д.М., Ростовцев С.Т. Термодинамика и кинетика процессов восстановления металлов. – М.: Наука, 1972. – 183 с.

  18. Браун М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел / Пер. с англ. В.Б. Охотникова, А.П. Чупахина. – М.: Мир, 1983. – 360 с.

  19. Колпакова Н.А., Романенко С.В., Колпаков В.А. Сборник задач по химической кинетике. – Томск: Издательство ТПУ, 2008. – 280 с.

  20. Schmalzried H. Chemical Kinetics of Solids. – Weinheim: VCH. 1995. – 700 p.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020