Лабораторная технология синтеза монолитных высокопористых материалов на основе нанофибрилл оксигидроксидов алюминия | 2017 ИФХЭ РАН

Лабораторная технология синтеза монолитных высокопористых материалов на основе нанофибрилл оксигидроксидов алюминия

А.Н. Ходан, J.-L.Vignes1

Лаборатория гетерогенного синтеза тугоплавких соединений

1Laboratoire d’Ingénierie des Matériaux et des Hautes Pressions C.N.R.S. (LIMHP) France

Метод синтеза пористых монолитов наноструктурированных оксигидроксидов алюминия (НОА) основан на контролируемом окислении жидкометаллических сплавов, содержащих алюминий, в атмосфере влажного воздуха. Скорость роста материала НОА ≈ 1 см/ч при температуре 25–30 оC обеспечивает получение монолитных образцов объемом до нескольких литров с плотностью от 0.02 до 0.04 г/см3, обладающих большой открытой пористостью > 98 % и удельной поверхностью до ~ 300 м2/г (при сублимационной сушке – вплоть до 700 м2/г). Структуру НОА образует трехмерная сетка из аморфных нанофибрилл диаметром ≈ 5 нм из гидратированного оксигидроксида (Al2O3·nH2O, n = 1–3.6). Образцы НОА при отжиге 900–700 оC сохраняют монолитность, но линейные размеры изотропно уменьшаются, плотность возрастает от 0.04 до 3 г/см3, кроме того, происходят структурно-фазовые изменения – от аморфного к γ-, θ- и α-Al2O3. Изменяя температуру и продолжительность отжига можно легко подобрать условия синтеза пористых оксидных наноматериалов, обладающих свойствами, необходимыми для требуемой области применения.

Материалам НОА в наибольшей степени соответствуют свойства аэрогелей AlOOH со слоисто-волокнистой микроструктурой, впервые полученные в ГНЦ РФ Физико-энергетическом институте им. А.И. Лейпунского (г. Обнинск).

001

А

002 

Б

003

В

А – Вид образца НОА, синтезированного в течение 2 ч.; Б – исходная структура НОА (просвечивающая электронная микроскопия; В – структура НОА после отжига в течение 4 ч при температуре 1100 оC (сканирующая электронная микроскопия).

Методы синтеза материалов НОА и результаты исследований их свойств до настоящего времени сохраняют научный приоритет.

Лабораторная технология НОА является законченной работой. Не вызывает сомнений перспективность использования методики синтеза НОА для получения пористых оксидных наноструктур, для создания новых композиционных материалов, функциональных пористых материалов и структур, катализаторов и газовых фильтров, работоспособных до Т ≈1500 оС; в медицине – в качестве заполнителя пустот (каркаса) для костной или зубной ткани и ряда других применений. Материалы НОА были впервые использованы для создания композитных мембран для водородных топливных элементов на основе “суперпротоников” – солей CsHSO4 и CsH2PO4. Возможно патентование способов получения изделий, в которых будут использоваться материалы НОА, и устройств, созданных на основе  этих материалов.

 
 
shadow shadow
Яндекс.Метрика