Способ получения коллоидного раствора платины, содержащего частицы платины со средним размером менее 100 нм

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА ПЛАТИНЫ,СОДЕРЖАЩЕГО ЧАСТИЦЫ ПЛАТИНЫ СО СРЕДНИМ РАЗМЕРОМ МЕНЕЕ 100 НМ(71) Заявитель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета(72) Авторы Гончаров Виктор Константинович Козадаев Константин Владимирович Щегрикович Дмитрий Васильевич(73) Патентообладатель Научно-исследовательское учреждение Институт прикладных физических проблем имени А.Н.Севченко Белорусского государственного университета(57) Способ получения коллоидного раствора платины, содержащего частицы платины со средним размером менее 100 нм, в котором на поверхность платиновой мишени, зафиксированной в воздушной атмосфере на расстоянии 3-5 мм от поверхности среды внедрения 17249 1 2013.06.30 в виде полярного растворителя, например воды, этанола, или неполярного растворителя,например, бензола, и параллельно данной поверхности, воздействуют через среду внедрения последовательностью импульсов лазерного излучения интенсивностью от 108 до 109 Вт/см 2,длиной волны излучения 1,064 мкм, длительностью импульса 20 нс, энергией импульса 300 мДж и диаметром пятна фокусировки от 2 до 3 мм, обеспечивают движение жидкокапельных частиц платины, полученных в результате лазерной эрозии мишени в атмосфере воздуха, по нормали к поверхности мишени в среду внедрения, получают коллоидный раствор наночастиц платины, концентрацию которых задают количеством повторений воздействующих на мишень импульсов лазерного излучения. Изобретение относится к обработке металлической платиновой мишени с целью получения коллоидного раствора, содержащего платину. Представленный способ может найти широкое применение в химической промышленности для целей гетерогенного катализа широкого класса реакций. В настоящее время известны несколько физических методов получения жидких сред,содержащих наночастицы металлов электрический разряд в жидкости 1, 2 и лазерная эрозия в жидкости 3. При производстве суспензий наночастиц металлов методом электрического разряда 1 используют металлические электроды, погруженные в жидкую среду. При протекании электрического разряда (дугового 1 или искрового 2) электроды частично разрушаются и образуется большое количество нано- и микрочастиц из всевозможных химических соединений материалов электродов и жидкой среды. Наиболее близким к предлагаемому является способ, представленный в изобретении 2255836 1, 2005, имеющий следующую совокупность признаков транспортировка импульсного лазерного излучения к металлической мишени через жидкую среду внедрения, формирование наночастиц металла путем лазерной эрозии металлической мишени. Однако данный прототип имеет следующее отличие формирование наночастиц происходит в водной среде, а не в атмосфере. Задачей изобретения является эффективное получение химически однородных наночастиц платины и внедрение их в полярные растворители, например воду, этанол, и неполярные растворители, например бензол, с целью формирования каталитически активного коллоида. Поставленная задача решается следующим способом. При воздействии в атмосфере на поверхность платиновой мишени импульсного лазерного излучения высокой интенсивности 108 - 109 Вт/см 2 образуется эрозионный лазерный факел, который состоит из паров,плазмы и жидкокапельной фазы материала мишени. При этом в факеле содержатся мелкие(100 нм) жидкокапельные частицы 4, 5, сформированные за счет конденсационного механизма 5, 6. Данные частицы в силу своей безынерционности увлекаются парами металла и движутся перпендикулярно поверхности металлической мишени. Если на пути данного пучка частиц поместить жидкий растворитель, то возможно формирование коллоидного раствора платины. Использованием многократного повторения воздействующих лазерных импульсов достигается требуемый уровень концентрации платиновых наночастиц в растворе. Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурой. Импульс лазерного излучения высокой плотности мощности (108 - 109 Вт/см 2) 1 воздействует на поверхность платиновой мишени 2. Для генерации таких импульсов излучения наиболее целесообразно использовать серийно производимые неодимовые лазеры(длина волны излучения 1,064 мкм, длительность импульса 20 нс, энергия импульса 300 мДж) в режиме модуляции добротности. При этом поток излучения проходит через среду внедрения (полярный или неполярный растворитель), которая находится в колбе 3 с 2 17249 1 2013.06.30 прозрачным дном. Платиновая мишень фиксируется на расстоянии 3-5 мм от поверхности жидкой среды параллельно ей. Система фокусировки лазерного излучения обеспечивает диаметр воздействующего пятна на поверхности мишени 2-3 мм. Капли конденсированной фазы материала мишени 4, сформированные за счет конденсационного механизма,движутся перпендикулярно поверхности мишени, формируя тем самым поток наночастиц платины. В результате реализации данного метода производятся коллоидные растворы платины, причем наноразмерный характер и химическая чистота частиц платины были подтверждены данными электронной микроскопии. Преимуществами данного способа являются 1) техническая простота принципиальных модулей 2) химическая чистота получаемых наночастиц платины (плазма и пары выталкивают атмосферу из зоны формирования) 3) процесс получения суспензий наноразмерных частиц практически не зависит от типа улавливающей среды и ее физико-химических свойств, т.е. возможно получение суспензий наночастиц платины в совершенно разных средах, за исключением агрессивных к материалу наночастиц.. - .150. - . 36. - 2005. 2. Бураков В.С., Савастенко Н.А., Мисаков П.Я., Тарасенко Н.В. Труды ИМАФ НАНБ. С. 435-437, 2005. 3. Симакин А.В., Воронов В.В Шафеев Г.А. Труды института общей физики им. Прохорова. - Т.60. - С. 83-107, 2004. 4.,,,( ). - 2007. - . 16. - . 4. - . 254-262. 5. Козадаев К.В. Формирование наночастиц металлов методом лазерной эрозии и автоматизированная оценка их параметров Автореф. дис.канд. ф.-м. н. - Минск БГУ,2009. - 23 с. 6. Гончаров В.К., Козадаев К.В., Пузырев М.В., Стецик В.М. ИФЖ. - Т.82. -4. 2009. - С. 638-642. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3