СИНТЕЗ НАНО- И МИКРОЧАСТИЦ УГЛЕРОДА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОФАЗНОГО МЕТОДА

  • М. Т. Габдуллин ННЛОТ, КазНУ им. аль-Фараби
  • С. А. Оразбаев ННЛОТ, КазНУ им. аль-Фараби
  • М. К. Досболаев ННЛОТ, КазНУ им. аль-Фараби
  • Т. С. Рамазанов ННЛОТ, КазНУ им. аль-Фараби
  • Д. Б. Омирбеков ННЛОТ, КазНУ им. аль-Фараби
Ключевые слова: наночастицы, пылевая плазма, наноматериалы, газовые разряды.

Аннотация

В данной работе были разработан и исследован метод синтеза нано- и микрочастиц углерода и зависимость их роста от параметров плазмы. Синтез нано- и микрочастиц углерода проводился в плазме ВЧ разряда в смеси газов метана (2%) и аргона (98 %) при разных значениях давления, мощности и времени синтеза. На основе графических и математических расчетов были построены зависимости напряжения самосмещения и концентрации электронов от параметров плазмы. Также были получены графики зависимости времени зарождения наночастиц от температуры газа при разных параметрах плазмы и распределение диаметра и концентрации наночастиц от времени
синтеза в плазме Ar/CH4. Температура газа варьировалась в пределах от 100о С до - 30о С. Было определено, что время формирования и роста наночастиц увеличивается при нагревании плазмообразующего газа, а при снижении температуры оно уменьшается.

Литература

[1] Merget R1, Bauer T, Küpper HU, Philippou S, Bauer HD, Breitstadt R, Bruening T. Health hazards due to the inhalation of amorphous silica // Arch Toxicol. 2002 Jan;75(11-12):625-34.
[2] Erogbogbo F., Tao Lin T., Tucciarone P.M., LaJoie K.M., Lai L., Patki G.D., Prasad P.N., Swihart M.T. On-Demand Hydrogen Generation using Nanosilicon: Splitting Water without Light, Heat, or Electricity // Nano Lett., 2013, 13 (2), pp 451–456
[3] Осипов В.В., Котов Ю.А., Иванов М.Г., Саматов О.М. Смирнов П.Б. Применение мощного импульсно-периодического СО2-лазера с высоким КПД для получения нано-размерных порошков // Изв. АН. Сер. Физическая. – 1999. – Т. 63, № 10. – С. 1968 - 1971.
[4] Andrew S. H., Mark J. F., and Brian S.M., Mechanochemical Synthesis of Blue Luminescent Alkyl/Alkenyl-Passivated Silicon Nanoparticles // WILEY-VCH VerlagGmbH&Co. KGaA, Weinheim/ -Adv. Mater. – 2007, №19, –pp.3984–3988.
[5] Ермекова Ж.С., Мансуров З.А., Мукасьян А.С. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез субмикронного порошка кремния // Горение и Плазмохимия. – 2009. – Т.7, №1. – С.1-6.
[6] Benjaram M. Reddy, Gunugunuri K. Reddy, Ibram Ganesh Jose M.F. Ferreira. Single step synthesis of nanosized CeO2–MxOy mixed oxides (MxOy = SiO2, TiO2, ZrO2, and Al2O3) by microwave induced solution combustion synthesis: characterization and CO oxidation // J. of Materials Science Letters. – 2009. – Vol. 44, № 11. – P. 2743-2751.
[7] Hiromichi H. and Yukiya H., Hydrothermal Synthesis of Metal Oxide Nanoparticles in Supercritical Water/ // Materials – 2010, №3, – pp. 3794-3817.
[8] Dorothée V. S., Sabine S., Microwave Plasma Synthesis of Materials—From Physics and Chemistry to Nanoparticles: A Materials Scientist’s Viewpoint// Inorganics – 2014, 2, – pp. 468-507.
[9] Boufendi L. and Bouchoule A. Particle nucleation and growth in a low – pressure argonsilane discharge // Plasma Sources Sci. Technol. – 1994. – Vol. 3. – P. 262.
[10] Номоев А.В., Бардаханов С.П., Синтез, строение наночастиц металл/полупроводник Ag/Si, полученных методом испарения-конденсации // Письма в ЖТФ,– 2012, том 38, вып. 8. Стр. – 46-53.
[11] Orazbayev S.A., Ramazanov T.S., Gabdullin M.T., Dosbolayev M.K., Batryshev D.G. Synthesis of nano- and microparticles from gaseous phase in the RFCD plasma// Book of Abstracts of the 6th International Conference on Advanced Nanomaterials, (ANM). - Aveiro, Portugal, 2015. – P.110.
[12] Orazbayev S.A., Ramazanov T.S., Dosbolayev M.K., Gabdullin M.T., Batryshev D.G., Silamiya M. Synthesis of nanoparticles and nanofilms in dusty plasma for obtaining of composite materials // Book of Abstracts of the 7th International Conference on the Physics of Dusty Plasmas (ICPDP). - New Delhi, India, 2014. – P. 99.
[13] Gabdullin M.T., Orazbayev S.A., Slamia M., Batryshev D.G., Dosbolaev M.K., Ramazanov T.S., Investigation of the process of synthesis of carbon nano and microparticles in RF plasma discharge // Abstracts of the III International Scientific Conference "Modern problems of condensed matter physics, nanotechnology and nanomaterials». – Almaty, Kazakhstan, 2014. – P. 121. (In Russian)
[14] Оразбаев С.А., РамазановТ.С., Досболаев М.К., Батрышев Д.Г., Буфенди Л. КөміртегінанобөлшектерсинтезініңЖЖразрядплазмасыныңпараметрлерінетəуелділігінзерттеу // ЖурналИзвестияНАНРК, серияфизико-математическая. – 2015. - №3.- С.186-190.
[15] Orazbayev S.A., Ramazanov T.S., Dosbolayev M.K., Nurbolat K. Spectroscopic diagnostics of Ar/CH4 and Ar/C2H2 gas mixtures plasma// Book of Abstracts of the 15th International Conference on the Physics of Non-Ideal Plasmas, Almaty, Kazakhstan. – 2015. – C. 121.
[16] Ramazanov T.S., Jumabekov A.N., Orazbayev S.A., Dosbolayev M.K., and Jumagulov M.N., Optical and kinetic properties of the dusty plasma in radiofrequency discharge // Phys. Plasmas 19, 023706 (2012); doi: 10.1063/1.3690103
[17] Orazbayev S.A., Ramazanov T.S., Dosbolayev M.K., Silamiya M., Optical diagnostics of plasma in a gaseous mixture of RF discharge// Abstract Booklet of the XXII Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases (ESCAMPIG). - Greifswald, Germany, 2014. – P.P1-05-12.
[18] Orazbayev S.A., Ramazanov T.S., Dosbolayev M.K., Silamiya M., Jumagulov M.N. Spectroscopic diagnostics of plasma gas mixtures in radio frequency discharge // Book of abstracts of the 14th International Conference on the Physics of Non-Ideal Plasmas. - Rostock, Germany, 2012. – P.152.
[19] Orazbayev S.A., Dosbolayev М.K., Silamiya M., Jumagulov M.N., Ramazanov T.S. Optical properties of the dusty plasma in RF discharge// 16thBook of abstracts of the International Congresses on Plasma Physics and 39thEuropean Physical Society Conference on Plasma Physics (EPS/ICPP). - Stockholm, Sweden, 2012. – P.2.130.
[20] Bouchoule A. and Boufendi L. Particulate formation and dusty plasma behaviour in argon-silane RF discharge // Plasma sources Sci.Technol. – 1993. – Vol. 2. - P. 204.
[21] Bhandarkar U., Kortshagen U. and Girshick S. L. Numerical Study of the Effect of Gas Temperature on the Time for Onset of Particle Nucleation in Argon-Silane Low Pressure Plasmas // Journal of Physics D. - 2003. -Vol. 36. - P. 1399.
[22] Cavarroc M., Jouanny M. Ch., Radouane K., Mikikian M., Boufendi L. Selfexcited instabilities occurring during the nanoparticle formation in an Ar–SiH4 low pressure radiofrequency plasma // J. Appl. Phys. - 2006. - Vol. 99. - P. 064301
[23] Wattieaux G., Mezeghrane A., Boufendi L. Electrical time resolved metrology of dust particles growing in low pressure cold plasmas// Physics of Plasmas.-2011.-Vol. 18.- P.093701.
[24] Orazbayev S.A., Gabdullin M.T., Ramazanov T.S., Dosbolayev M.K., Slamiya M. The method for synthesis nanoparticles from gas phase// Book of Abstracts of the 8th International conference on Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT). - Minsk, Belarus, 2015. – P. 490.
Опубликован
2018-01-31
Раздел
Статьи