2 / 11
Л.П. Арефьева, А.А. Кравцов, А.В. Блинов
86
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 2
представляет собой стабилизация наночастиц химически активных металлов, в
особенности при синтезе в неводных средах [1]. Один из наиболее эффективных
методов синтеза кобальтсодержащих наночастиц — химическое восстановление
кобальта из его солей в водной среде [8]. В качестве восстановителя использова-
ли боргидрид натрия. В результате получены золи с размерами частиц 1…10 нм.
В основе физико-химических методов получения металлических наночастиц
также лежит реакция восстановления соли металла и возникает необходимость
использовать неводные среды [1].
Для разработки методики синтеза кобальтсодержащих наночастиц в процес-
се синтеза применяли различные кобальтсодержащие прекурсоры и восстанови-
тели. В качестве прекурсоров использовали хлорид, ацетат и сульфат кобальта,
в качестве восстановителей — гидразин, боргидрид натрия, аскорбиновую кисло-
ту и цитрат натрия, в качестве стабилизатора — этиленгликоль. В различных экс-
периментах синтез проводили в водной и в спиртовой средах (этанол). В процессе
экспериментов также варьировали температуру синтеза (25…100
С). По резуль-
татам серии экспериментов была разработана методика, позволяющая получать
стабильные монодисперсные золи наночастиц кобальта. Синтез включает в себя
следующие стадии:
1)
растворение ацетата кобальта в этиленгликоле;
2)
добавление в реакционную смесь этилового спирта;
3)
растворение аскорбиновой кислоты в полученном растворе;
4)
нагрев реакционной смеси до температуры 100 °С и выдерживание при
этой температуре в течение 1 ч.
В процессе синтеза наблюдалось изменение цвета реакционной смеси от
бледно-фиолетового до красного, что свидетельствует об образовании золя.
В случае использования других кобальтсодержащих прекурсоров, воды в
качестве растворителя и при отсутствии нагрева, образование золя не наблюда-
лось. При использовании боргидрида натрия в качестве восстановителя были
получены нестабильные золи черного цвета.
Для исследования формы и размеров частиц кобальта была синтезирована
тонкая пленка кобальта методом высушивания золя. Золь кобальта наносили по
каплям на кремниевую пластину Si
(100), затем просушивали при комнатной
температуре и при температуре 100
C в течение 3 ч.
Кобальтсодержащая тонкая пленка также была получена методом нанесения
на вращающуюся подложку — кремниевую пластину Si
(100) размером 1×1 см
2
.
Для получения пленки использовали растворы ацетата кобальта и боргидрида
натрия. Скорость вращения подложки составляла 4000 мин
–1
. Растворы по каплям
поочередно наносили на подложку. Таким образом, восстановление металличе-
ского кобальта из ацетата происходило непосредственно на поверхности кремние-
вой подложки. Для улучшения растекания раствора по подложке и формирования
равномерной пленки в систему вводили поверхностно-активное вещество
(ПАВ) — цетилтриметиламмония бромид. После образования структурированной