PL B1. Sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu o określonych rozmiarach krystalitów

Podobne dokumenty
PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 08/09

PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 06/14

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 03/06

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL BUP 07/06

PL B1 AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, KRAKÓW, PL BUP 08/07

PL B1. Sposób epoksydacji (1Z,5E,9E)-1,5,9-cyklododekatrienu do 1,2-epoksy-(5Z,9E)-5,9-cyklododekadienu

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 08/13

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

PL B1. Preparat o właściwościach przeciwutleniających oraz sposób otrzymywania tego preparatu. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL

Sposób otrzymywania dwutlenku tytanu oraz tytanianów litu i baru z czterochlorku tytanu

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

PL B1. Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica,Kraków,PL BUP 14/02. Irena Harańczyk,Kraków,PL Stanisława Gacek,Kraków,PL

PL B1. Uniwersytet Śląski w Katowicach,Katowice,PL BUP 20/05. Andrzej Posmyk,Katowice,PL WUP 11/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 21/10. MARCIN ŚRODA, Kraków, PL

Dr hab. inż. Ireneusz Kocemba Łódź, r. Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej Politechnika Łódzka ul. Żeromskiego Łódź

(54) Sposób otrzymywania cykloheksanonu o wysokiej czystości

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 08/13

PL B1. UNIWERSYTET EKONOMICZNY W POZNANIU, Poznań, PL BUP 21/09. DARIA WIECZOREK, Poznań, PL RYSZARD ZIELIŃSKI, Poznań, PL

Sposób oczyszczania wody ze ścieków fenolowych w fotokatalitycznym reaktorze przepływowym oraz wkład fotokatalityczny do reaktora przepływowego

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/17

Sposób otrzymywania kompozytów tlenkowych CuO SiO 2 z odpadowych roztworów pogalwanicznych siarczanu (VI) miedzi (II) i krzemianu sodu

PL B1. UNIWERSYTET IM. ADAMA MICKIEWICZA W POZNANIU, Poznań, PL BUP 24/17

PL B1. INSTYTUT METALI NIEŻELAZNYCH W GLIWICACH, Gliwice, PL UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH, Katowice, PL

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

PL B1. Kwasy α-hydroksymetylofosfonowe pochodne 2-azanorbornanu i sposób ich wytwarzania. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO ARKOP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bukowno, PL BUP 19/07

PL B1. EKOPROD SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bytom, PL

OPIS PATENTOWY C22B 7/00 ( ) C22B 15/02 ( ) Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych

PL B1. POLWAX SPÓŁKA AKCYJNA, Jasło, PL BUP 21/12. IZABELA ROBAK, Chorzów, PL GRZEGORZ KUBOSZ, Czechowice-Dziedzice, PL

PL B1. Sposób separacji platyny, złota i palladu z roztworów wodnych zawierających jony chlorkowe

PL B1. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Izotopów POLATOM,Świerk,PL BUP 12/05

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/13

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. Instytut Nawozów Sztucznych,Puławy,PL BUP 14/05

... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

PL B1. WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA, Warszawa, PL BUP 22/09

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

PL B1. EKOPROD SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bytom, PL

(54) Sposób odzyskiwania odpadów z procesu wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową. (74) Pełnomocnik:

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 02/10

PL B1. Układ do zasilania silnika elektrycznego w pojazdach i urządzeniach z napędem hybrydowym spalinowo-elektrycznym

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

(54) Sposób przerobu zasolonych wód odpadowych z procesu syntezy tlenku etylenu

PL B1. Sposób lutowania beztopnikowego miedzi ze stalami lutami twardymi zawierającymi fosfor. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Prof. dr hab. inż. Zygmunt Kowalski Kraków profesor zwyczajny Politechniki Krakowskiej Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne

PL B1. POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL BUP 17/16. MAGDALENA PIASECKA, Kielce, PL WUP 04/17

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

PL B1. Sposób otrzymywania mieszanki spożywczej z kiełków roślin zawierającej organiczne związki selenu

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 21/10. MIECZYSŁAW JURCZYK, Poznań, PL MACIEJ TULIŃSKI, Poznań, PL

Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

Biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym i sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym. (74) Pełnomocnik:

(19) PL (11) (13)B1

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

(12) OPIS PATENTOWY. (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (61) Patent dodatkowy do patentu:

PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 17/15

(21) Numer zgłoszenia: (54) Sposób wytwarzania preparatu barwników czerwonych buraka ćwikłowego

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

PL B1. Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, Kraków,PL Akademia Górniczo-Hutnicza im.stanisława Staszica,Kraków,PL

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

Zn + S ZnS Utleniacz:... Reduktor:...

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL INSTYTUT WYSOKICH CIŚNIEŃ PAN, Warszawa, PL

J CD CD. N "f"'" Sposób i filtr do usuwania amoniaku z powietrza. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 23/09

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/AT01/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 06/18

8. MANGANOMETRIA. 8. Manganometria

PL B1. Sposób i układ do modyfikacji widma sygnału ultraszerokopasmowego radia impulsowego. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. INSTYTUT NAWOZÓW SZTUCZNYCH, Puławy, PL BUP 14/11

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

Fotochromowe kopolimery metakrylanu butylu zawierające pochodne 4-amino-N-(4-metylopirymidyn-2-ilo)benzenosulfonamidu i sposób ich otrzymywania

PL B1. UNIWERSYTET EKONOMICZNY W POZNANIU, Poznań, PL BUP 26/15. RENATA DOBRUCKA, Poznań, PL JOLANTA DŁUGASZEWSKA, Poznań, PL

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

PL B1. AKZO NOBEL COATINGS Sp. z o.o., Włocławek,PL BUP 11/ WUP 07/08. Marek Pawlicki,Włocławek,PL

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(54) Tworzywo oraz sposób wytwarzania tworzywa na okładziny wałów maszyn papierniczych. (72) Twórcy wynalazku:

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1. (51) IntCl6: PL B1 C22B 7/00 C01G 5/00. (54) Sposób odzyskiwania srebra z surowców wtórnych

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/JP02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Przykładowe zadania z rozdziałów 1 5 (Mol, Stechiometria wzorów i równań chemicznych, Wydajność reakcji i inne)

(12)OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. ADAMED SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Pieńków, PL BUP 20/06

PL B1. Sposób oznaczania stężenia koncentratu syntetycznego w świeżych emulsjach chłodząco-smarujących

PL B1. Sposób wydzielania toluilenodiizocyjanianu z mieszaniny poreakcyjnej w procesie fosgenowania toluilenodiaminy w fazie gazowej

Transkrypt:

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206909 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 361256 (22) Data zgłoszenia: 14.07.2003 (51) Int.Cl. C01G 49/00 (2006.01) C01G 51/00 (2006.01) B22F 9/16 (2006.01) B82B 1/00 (2006.01) (54) Sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu o określonych rozmiarach krystalitów (73) Uprawniony z patentu: ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.01.2005 BUP 02/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.10.2010 WUP 10/10 (72) Twórca(y) wynalazku: WALERIAN ARABCZYK, Szczecin, PL ZOFIA LENDZIONBIELUŃ, Szczecin, PL RAFAŁ WRÓBEL, Szczecin, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Zawadzka Renata Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie PL 206909 B1

2 PL 206 909 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu o określonych rozmiarach krystalitów. Sposobem według wynalazku możemy otrzymać nanometale nanożelazo i nanokobalt, nanotlenki metali nanotlenki żelaza i kobaltu, nanowęgliki metali nanowęgliki żelaza i kobaltu oraz nanoazotki metali nanoazotki żelaza i kobaltu. Nanomateriałem przyjęto nazywać polikrystaliczną substancję złożoną z ziaren nie przekraczających 100 nanometrów [M. Jurczyk Nanomateriały wyd. Politechniki Poznańskiej 2001]. Znane są sposoby otrzymywania nanomateriałów polegające na redukcji materiałów z wykorzystaniem typowych reduktorów. Znany jest z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr PCT/US9 7/22614 sposób otrzymywania proszkowych nanokrystalicznych metali o kontrolowanej morfologii, takich jak; Ni, Cr, Co, Fe, Mo, W, V, z roztworów zawierających odpowiednie jony metali drogą redukcji za pomocą rozpylonych ciśnieniowo środków redukcyjnych. Z polskiego opisu patentowego nr 132 021 znany jest sposób wytwarzania metalicznego proszku składającego się głównie z żelaza polegający na tym, że niskoporowaty iglasty ferromagnetyczny strukturalnie stabilizowany tlenek żelaza redukuje się do metalu w temperaturze 300600 C za pomocą gazowego środka redukcyjnego. Z europejskiego opisu patentowego nr 0 464 745A2, znany jest sposób otrzymywania węglików żelaza, głównie Fe 3 C 2, Fe 2 C, Fe 22 C, Fe 3 C i Fe 7 C 3, w którym materiałem podstawowym są metawodorotlenki żelaza (αfeooh, βfeooh i γfeooh) lub tlenki żelaza (αfe 2 O 3, γfe 2 O 3 i Fe 3 O 4 ), z dodatkiem związków krzemu, glinu i kobaltu w ilości od 0,01 do 10% wagowych w stosunku do wyjściowego związku żelaza. W celu otrzymania węglików uzyskany materiał poddawany jest procesowi redukcji, w której stosowany jest typowy reduktor bez obecności węgla, np.: H 2 lub NH 2 NH 2. Proces nawęglania, po procesie redukcji, prowadzony jest mieszaniną redukująconawęglającą, w której jako związek nawęglający stosowany może być tlenek węgla, organiczne związki nasycone i nienasycone, węglowodory aromatyczne i inne związki organiczne lub mieszaniną redukująconawęglającą w obecności reduktora. Wszystkie te opisane metody pozwalają otrzymać nanomateriał, który zawiera frakcje o różnych rozmiarach krystalitów. Właściwości fizykochemiczne nanomateriałów zależą od wielkości krystalitów, dlatego ważne jest, aby z materiału zawierającego frakcje o różnych wielkościach krystalitów można było wyodrębnić materiał o określonych, pożądanych wielkościach krystalitów. Materiały nanokrystaliczne ze względu na wielkość krystalitów, zarówno do oceny ich wielkości oraz do rozdziału poszczególnych frakcji, wymagają zastosowania innych metod niż materiały o ziarnach powyżej 0,1 μm. Metoda sitowa, czy metoda sedymentacyjna nie znajdują w tym przypadku zastosowania. Sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu według wynalazku polega na tym, że pozwala on z nanomateriału zawierającego frakcje o różnych wielkościach krystalitów otrzymać materiał o określonych, pożądanych wielkościach krystalitów. Sposób polega na tym, że mierzy się rozkład krystalitów w nanomateriale znanymi metodami, na przykład metodą rentgenograficzną Warrena Averbacha, metodą mikroskopii elektronowej lub metodą opisaną w publikacji W. Arabczyk, R. Wróbel Utilisation of XRD for the determination of the size distribution of nanocrystalline iron materials, Solid State Phenomena 94 (Interfacial Effects and Novel Proprties of Nanomaterials) (2003) 235239. Następnie nanomateriał poddaje się reakcji chemicznej redukcji w temperaturze od 250 C do 600 C, jeżeli materiałem wyjściowym jest nanotlenek metalu lub utleniania w temperaturze od 350 C do 600 C, jeżeli materiałem wyjściowym jest nanometal. Reakcję prowadzi się do częściowego stopnia przereagowania, w zależności od wielkości krystalitów, jakie chcemy otrzymać. W kinetycznym obszarze reakcji, w którym szybkość jest limitowana adsorpcją dysocjatywną, redukcji lub utlenieniu ulegają najpierw krystality małe, a następnie wraz ze wzrostem stopnia przereagowania coraz to większe. Zatrzymując proces na odpowiednim stopniu przereagowania otrzymuje się mieszaninę dwóch faz, fazę tlenkową oraz czysty metal. Do otrzymanej mieszaniny dwóch faz dodaje się rozpuszczalnika, który usuwa z mieszaniny jedną z faz. Otrzymuje się nanomateriał w postaci metalu lub tlenku metalu o określonej, założonej wielkości krystalitów. Korzystnie, proces redukcji przeprowadza się w atmosferze wodoru. Korzystnie, proces utleniania prowadzi się w środowisku gazowym. Korzystnie, otrzymany materiał poddaje się ponownie procesowi utleniania, jeżeli otrzymaliśmy materiał w postaci nanometalu lub redukcji, jeżeli otrzymaliśmy materiał w postaci nanotlenku metalu, zawężając w ten sposób rozkład krystalitów do pożądanej wielkości.

PL 206 909 B1 3 Jako rozpuszczalniki stosuje się: roztwory kwasów, kwaśne roztwory związków kompleksujących. Poddając otrzymany sposobem według wynalazku nanometal o określonym rozmiarze krystalitów reakcji nawęglania lub azotowania, uzyskuje się nanoazotki, nanowęgliki tychże nanometali o żądanych wielkościach krystalitów. Proces nawęglania prowadzi się w zakresie temperatur 300 C do 650 C w atmosferze mieszanin karbonizujących. Korzystnie, nawęglanie prowadzi się w atmosferze mieszaniny metan/wodór, metan/azot, etanu, etylenu. Proces azotowania prowadzi się w zakresie temperatur 250 C do 600 C w atmosferze zawierającej amoniak. Sposób według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania. P r z y k ł a d I Rozkład krystalitów tlenku żelaza Fe 3 O 4 przedstawiony poniżej na wykresie, zmierzono metodą opisaną w literaturze [W. Arabczyk, R. Wróbel Utilisation of XRD for the determination of the size distribution of nanocrystalline iron materiale, Solid State Phenomena 94 (Interfacial Effects and Novel Proprties ofnanomaterials) (2003) 235239]. Rozkład krystalitów jest typu gaussowskiego i można go opisać równaniem 1 o parametrach: średnia wielkość krystalitów 50 nm, odchylenie standardowe 10 nm. 2 1 ( ) f () = GSD (,σ) = ep( 2 ) σ 2π 2σ (1) gdzie: GSD gęstość prawdopodobieństwa występowania krystalitu o rozmiarze, σ odchylenie standardowe, rozmiar krystalitu. α = k 0 f () d (2) gdzie: k najmniejsze krystality, które nie uległy procesowi redukcji. b = k f ()d 1α (3) gdzie: b średnia wielkość krystalitów wydzielonej frakcji. Z zależności 2 i 3 obliczono, że chcąc otrzymać żelazo o średniej wielkości krystalitów 79 nm należy zredukować tlenek żelaza do α = 0,5. Redukcję przeprowadzono w atmosferze wodoru w temperaturze 450 C. Obszar B odpowiada krystalitom tlenku żelaza, które uległy redukcji do żelaza.

4 PL 206 909 B1 Tak powstałą mieszaninę tlenku żelaza oraz żelaza w postaci proszku zalano roztworem kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm 3, czas kontaktu wynosi około 2 godzin, usuwając fazę żelaza. Następnie przesączono, osad tlenku żelaza przepłukano wodą i wysuszono. Wysuszony osad redukowano w atmosferze wodoru w temperaturze 500 C. W wyniku tych operacji otrzymano frakcję nanożelaza o średniej wielkości krystalitów ok. 79 nm. P r z y k ł a d II Rozkład krystalitów tlenku żelaza Fe 3 O 4 przedstawiony poniżej na wykresie, zmierzono metodą opisaną w literaturze [W. Arabczyk, R. Wróbel Utilisation of XRD for the determination of the size distribution of nanocrystalline iron materiale, Solid State Phenomena 94 (Interfacial Effects and Novel Proprties ofnanomaterials) (2003) 235239]. Rozkład krystalitów jest typu gaussowskiego i można go opisać równaniem 1 o parametrach: średnia wielkość krystalitów 50 nm, odchylenie standardowe 10 nm. 2 1 ( ) f () = GSD (,σ) = ep( 2 ) σ 2π 2σ (1) gdzie: GSD gęstość prawdopodobieństwa występowania krystalitu o rozmiarze, σ odchylenie standardowe, rozmiar krystalitu. α = k 0 f ()d (2) gdzie: k najmniejsze krystality, które nie uległy procesowi redukcji. b = k f ()d 1α (3) gdzie: b średnia wielkość krystalitów wydzielonej frakcji. Z zależności 2 i 3 obliczono, że chcąc otrzymać nanotlenek żelaza o średniej wielkości krystalitów 79 nm należy zredukować tlenek żelaza do α = 0,5. Redukcję przeprowadzono w atmosferze wodoru w temperaturze 450 C. Obszar B odpowiada krystalitom tlenku żelaza, które uległy redukcji do żelaza. Tak powstałą mieszaninę tlenku żelaza oraz żelaza w postaci proszku zalano roztworem kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm 3, czas kontaktu wynosi około 2 godzin, usuwając fazę żelaza. Następnie przesączono, osad tlenku żelaza przepłukano wodą i wysuszono. W wyniku tych operacji otrzymano frakcję nanotlenku żelaza o średniej wielkości krystalitów ok. 79 nm.

PL 206 909 B1 5 P r z y k ł a d III Rozkład krystalitów żelaza przedstawiony poniżej na wykresie, zmierzono metodą jak w przykładzie I. Rozkład krystalitów jest typu gaussowskiego i można opisać go równaniem 1 o parametrach: średnia wielkość krystalitów 18 nm, odchylenie standardowe 5 nm. 2 1 ( ) f () = GSD (,σ) = ep( 2 ) σ 2π 2σ (1) gdzie: GSD gęstość prawdopodobieństwa występowania krystalitu o rozmiarze, σ odchylenie standardowe, rozmiar krystalitu. α = k 0 f () d (2) gdzie: k najmniejsze krystality, które nie uległy procesowi redukcji. b = k f ()d 1α (3) gdzie: b średnia wielkość krystalitów wydzielonej frakcji. Z zależności 2 i 3 obliczono, że chcąc otrzymać żelazo o średniej wielkości krystalitów 5 nm należy żelazowy katalizator do syntezy amoniaku w formie zredukowanej poddać reakcji utlenienia do stopnia utleniania α = 0,4. Reakcję utleniania przeprowadzono parą wodną (p H2O = 0,026 atm.) w temperaturze 500 C. Mieszaninę tlenku żelaza oraz żelaza w postaci proszku zalano roztworem kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm 3, czas kontaktu wynosi około 2 godzin usuwając frakcję żelaza. Następnie przesączono osad tlenku żelaza, przepłukano wodą i poddano procesowi suszenia. Wysuszony osad redukowano w atmosferze wodoru w temperaturze 500 C. W wyniku tych operacji otrzymano frakcję nanożelaza o średniej wielkości krystalitów ok. 5 nm. P r z y k ł a d IV Rozkład krystalitów tlenku żelaza Co 3 O 4 przedstawiony poniżej na wykresie, zmierzono metodą jak w przykładzie I.

6 PL 206 909 B1 Rozkład krystalitów jest typu gaussowskiego i można go opisać równaniem 1 o parametrach: średnia wielkość krystalitów 30 nm, odchylenie standardowe 6 nm. 2 1 ( ) f () = GSD (,σ) = ep( 2 ) σ 2π 2σ (1) gdzie: GSD gęstość prawdopodobieństwa występowania krystalitu o rozmiarze, σ odchylenie standardowe, rozmiar krystalitu. α = k 0 f () d (2) gdzie: k najmniejsze krystality, które nie uległy procesowi redukcji. b = k f ()d 1α (3) gdzie: b średnia wielkość krystalitów wydzielonej frakcji. Z zależności 2 i 3 obliczono, że chcąc otrzymać kobalt o średniej wielkości krystalitów 10 nm należy zredukować w/w tlenek żelaza do α = 0,4. Redukcję przeprowadzono w atmosferze wodoru w temperaturze 450 C. Obszar B odpowiada krystalitom tlenku kobaltu, które uległy redukcji do kobaltu. Tak powstałą mieszaninę tlenku kobaltu oraz kobaltu w postaci proszku zalano roztworem kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm 3, czas kontaktu wynosi około 2 godzin, usuwając fazę kobaltu. Następnie przesączono, osad tlenku kobaltu przepłukano wodą i poddano procesowi suszenia. Wysuszony osad redukowano w atmosferze wodoru w temperaturze 500 C. W wyniku tych operacji otrzymano frakcję nanokobaltu o średniej wielkości krystalitów ok. 10 nm. P r z y k ł a d V Nanokrystaliczne żelazo o średniej wielkości krystalitów ok. 5 nm otrzymane metodą opisaną w przykładzie 2 poddano procesowi azotowania. Proces azotowania przeprowadzono mieszaniną amoniaku i wodoru w stosunku (30% obj. NH 3 : 70% obj. H 2 ), w temperaturze 500 C, pod ciśnieniem atmosferycznym. Produktem azotowania był azotek żelaza Fe 4 N. Metodą XRD wykorzystując wzór Scherrera określono średnią wielkość krystalitów otrzymanego azotku i wynosiła ona ok. 5 nm. P r z y k ł a d VI Nanokrystaliczne żelazo o średniej wielkości krystalitów ok. 79 nm otrzymane metodą opisaną w przykładzie 1 poddano procesowi nawęglania. Proces nawęglania przeprowadzono w atmosferze czystego metanu, w temperaturze 550 C, pod ciśnieniem atmosferycznym. Produktem nawęglania był węglik żelaza Fe 3 C. Metodą XRD wykorzystując wzór Scherrera określono średnią wielkość krystalitów otrzymanego węglika i wynosiła ona ok. 79 nm. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób otrzymywania nanomateriałów na bazie żelaza i kobaltu o określonych rozmiarach krystalitów polegający na utlenianiu lub redukcji, znamienny tym, że mierzy się rozkład krystalitów w nanomateriale, po czym nanomateriał poddaje się reakcji chemicznej nanometal utlenianiu w temperaturze od 350 C do 600 C lub nanotlenek redukcji w temperaturze od 250 C do 600 C, którą prowadzi się do częściowego stopnia przereagowania, po czym do otrzymanej mieszaniny dwóch faz dodaje się rozpuszczalnika o selektywnym działaniu w stosunku do jednej z nich.

PL 206 909 B1 7 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że proces utleniania prowadź w środowisku gazowym. 3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że otrzymany nanomateriał o określonych rozmiarach krystalitów poddaje się ponownie procesowi utleniania lub redukcji. 4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że uzyskany nanomateriał o określonych rozmiarach krystalitów poddaje się reakcji nawęglania w zakresie temperatur od 300 C do 650 C w atmosferze mieszanin karbonizujących. 5. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że uzyskany nanomateriał o określonych rozmiarach krystalitów poddaje się reakcji azotowania w zakresie temperatur od 250 C do 600 C w atmosferze zawierającej amoniak.

8 PL 206 909 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.