Przykłady otrzymywania nanocząstek z wykorzystaniem mikrofalowej solwotermalnej syntezy MSS

• Autorzy: Wojnarowicz J. , Chudoba T. , Smoleń D. , Łojkowski W. , Majcher A. , Mazurkiewicz A.

Warianty tytułu

EN

Examples of the Nanoparticles Produced by Microwave Solvothermal Synthesis (MSS) Route

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces mikrofalowej syntezy solwotermalnej (Microwave Solvothermal Synthesis, MSS) jest przykładem zastosowania wspomagającego reakcje chemiczne promieniowania mikrofalowego. Grzanie mikrofalowe umożliwia precyzyjne programowanie czasu syntezy. Dzięki temu możliwe jest uzyskiwanie cząstek charakteryzujących się wąskim rozkładem wielkości oraz wysokim stopniem krystaliczności (tzn. niskim udziałem faz amorficznych). Dodatkową zaletą procesu jest znacznie niższa temperatura w porównaniu z technologiami: plazmowymi, zol żel, syntezy z fazy gazowej. W artykule przedstawiono nowe reaktory do realizacji procesów MSS. Podano przykłady syntez hydroksyapatytu, tlenku cynku i tlenku cyrkonu. Wykazano możliwość sterowania właściwościami uzyskiwanych materiałów. Reaktory typu MSS-1 i MSS-2 stwarzają możliwość przemysłowej produkcji nanocząstek.

EN

Microwave solvothermal synthesis (MSS) is an example of microwave assisted wet chemical synthesis process. Microwave heating enables a precise control of the reaction time, fast heating and reducing the thermal gradients. This results in a better crystallinity of the nanoparticles comparing to the precipitation process, and a narrow size distribution. An additional advantage is a reduced synthesis temperature, since no calcination is need. In the paper we presented two new reactors used for the MSS process. We have shown their applications in the synthesis of nanohydroksyapatite ZnO and ZrO2, as well as the enhanced control of their properties possible due to the use of microwaves. The MSS-1 and MSS-2 reactors enable industrial scale production of nanoparticles.

Słowa kluczowe

PL

nanocząstki; synteza hydrotermalna; synteza solwotermalna; reaktor mikrofalowy

EN

nanoparticles; hydrothermal synthesis; solvothermal synthesis; microwave reactor

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 65, nr 6
• Strony: 8--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Wojnarowicz J.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Warszawa

autor

Chudoba T.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Warszawa

autor

Smoleń D.

• Instytut Wysokich Ciśnień PAN, Warszawa

autor

Łojkowski W.

• Białostocki Uniwersytet Technologiczny, Wydział Zarządzania, Białystok

autor

Majcher A.

• Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Radom

autor

Mazurkiewicz A.

• Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Radom

Bibliografia

• 1. Bieńkowski K., Łojkowski W. (2008), „Prace technologiczne”, Instytut Wysokich Ciśnień PAN, wyniki niepublikowane.
• 2. Cabanas A., Li J., Blood P., Chudoba T., Lojkowski W., Poliakoff M., Lester E. (2007), Synthesis of nanoparticulate yttrium aluminium garnet in supercritical water-ethanol mixtures. J. Supercrit. Fluids, 40, s. 284-292.
• 3. Chudoba T., Lester E., Lojkowski W., Poliakoff M., Li J., Grzanka E., Presz A. (2008), Synthesis of nano-sized yttrium-aluminium Garnet in a continuous-flow reactor in supercritical fluids. Z. Naturforsch B, 63b, s. 756-764.
• 4. Finnegan M.P., Zhang H., Banfield J.F. (2007), Phase Stability and Transformation in Titania Nanoparticles in Aqueous Solutions Dominated by Surface Energy. J. Phys. Chem. C, 111 (5), s. 1962–1968.
• 5. Future Markets Inc. (2014), The Global Market for Oxide Nanoparticles to 2020. Technology Report 75; Region: Global, 2013.
• 6. Horikoshi A., Serperone N. (eds) (2013), Microwaves in Nanoparticle Synthesis, Fundamentals and Applications. Weinheim, Germany.
• 7. Jacob J., Chia L.H.L., Boey F.Y.C. (1995), Thermal and non-thermal interaction of microwave radiation with materials, J. Mater. Sci. 30, s. 5321-5327.
• 8. Leonelli C., Lojkowski W. (2008), Main development directions in the application of microwave irradiation to the synthesis of nanopowders. Chem. Today, 26(1), s. 26-29.
• 9. Loupy A. (2002), Microwaves in Organic Synthesis, Wiley-VCH Verlag GmbH: Weinheim, Germany.
• 10. Majcher A., Wiejak J., Przybylski J., Chudoba T., Wojnarowicz J. (2013), A novel reactor for microwave hydrothermal scale-up nanopowder synthesis. Int. J. Chem. React. Eng., 11(1), 1–8.
• 11. Opalinska A., Leonelli C., Lojkowski W., Pielaszek R., Grzanka E., Chudoba T., Matysiak H., Wejrzanowski,T., Kurzydlowski K. J. (2006), Effect of pressure on synthesis of Pr-doped Zirconia powders produced by microwave-driven hydrothermal reaction. J. Nanomater., 1-8.
• 12. Opalinska A., Malka I., Dzwolak W., Chudoba T., Grzanka E., Presz A., Lojkowski W., (2014), Size depended density of zirconia nanoparticles. J. Nanosci. Nanotechnol., in press.
• 13. Roco, M.C., Mirkin C.A., Hersam M.C. (2013), Nanotechnology Research Directions for Societal Needs in 2020: Retrospective and Outlook. http://www.nano.gov/node/948 (accessed on 24 October 2013).
• 14. Smolen D., Chudoba T., Gierlotka S., Kedzierska A., Lojkowski W., Sobczak K., Swieszkowski W., Kurzydlowski K. J. (2012), Hydroxyapatite, nanopowder synthesis with a programmed resorption rate. J. Nanomater., 2012, 1-9.
• 15. Smolen D., Chudoba T., Malka I., Kedzierska A., Lojkowski W., Swieszkowski W., Kurzydlowski K.J., Kolodziejczyk-Mierzynska M., Lewandowska-Szumiel M. (2013), Highly biocompatible, nanocrystalline hydroxyapatite synthesized in a solvothermal process driven by high energy density microwave radiation. Int. J. Nanomed., 2013(8), s. 653–668.
• 16. Von Hippel A. (1954), Dielectric Materials and their Applications, MIT Press: MA, USA.
• 17. Wojnarowicz J., Kuśnieruk S., Opalińska A., Chudoba T., Smoleń D., Łojkowski W. (2014), Microwave solvothermal synthesis of nano zinc oxide nanoparticles, „Nanotechnologia i Zaawansowane Materiały dla Innowacyjnego Przemysłu”, Konferencja Nano PL 2014 Kielce, ISBN 83-89585-41-3.
• 18. Xinlong, Y.; Michael, E.; Komarneni, S.; Brownson, J. R.; Zi-Feng.; Y. (2014) Microwave-hydrothermal/solvothermal synthesis of kesterite, an emerging photovoltaic material. Ceramics International, 40B, s. 1985-1992.