Zastosowanie Transmisyjnej Mikroskopii Elektronowej oraz techniki Dynamicznego Rozpraszania Światła w badaniach koloidalnych dodatków uszlachetniających do paliw zawierających tlenki żelaza

• Autorzy: Materska M. , Wojtasik M.

Warianty tytułu

EN

Characterization of colloidal additives of iron oxides using transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering spectroscopy (DLS) techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych nanocząsteczek tlenków żelaza. Związki tego rodzaju znajdują zastosowanie jako dodatki uszlachetniające do lekkich olejów opałowych i napędowych, pełniąc rolę katalizatorów utleniania sadzy. Zbadano trzy próbki dodatków o charakterze nanosuspensji organicznych, z czego jedną z nich stanowił dodatek firmowy, a dwie pozostałe to produkty syntez prowadzonych w Zakładzie Dodatków Uszlachetniających INiG. Dyspergantami w próbkach były kwas oleinowy (próbki A i B) oraz stabilizator Koriten 100 (próbka C). Za pomocą techniki Dynamicznego Rozpraszania Światła (DLS) przeprowadzono pomiary hydrodynamicznej wielkości cząstek dla suspensji organicznych rozpuszczonych w heptanie. Wykonano również analizę strukturalną suchych produktów z użyciem Transmisyjnej Mikroskopii Elektronowej (TEM). Rozmiar i kształt cząstek został określony w oparciu o zdjęcia "w jasnym polu" oraz mikroskopii wysokorozdzielczej HREM (High Resolution Electron Microscopy). Udowodniono krystaliczny charakter badanej fazy stałej. Wykonano również obrazy dyfrakcji elektronowej. Parametry komórki elementarnej dla wszystkich trzech próbek wykazały obecność fazy Fe2O3. Na podstawie otrzymanych wyników badań określono strukturę i rozmiar rdzenia koloidów oraz wymiary podwójnej warstwy elektrycznej.

EN

This article presents results of structural research into iron oxide nanoparticles. Various application of those type of compounds is known, though study is dedicated to fuel additives supporting soot oxidation process (as well in heating and as in Diesel oil). Three nanosuspensions were investigated: one was a commercial product dispersed in oleic acid and other two were prepared in Fuel Additive Laboratory of Oil and Gas Institute using an oleic acid and stabilizer Koriten100 as dispersants. Size and size distribution of liquid samples dissolved in heptane were determined by dynamic light scattering spectroscopy (DLS) and further compared to results of conducted transmission electron microscopy (TEM) studies of dried specimens. Both size and shape of particles were determined by TEM images' analysis. To define general character of powders conventional bright-field imaging was used whereas to obtain single particle size values High Resolution TEM was applied. BF experiment has shown that all three powders were crystals. In order to define unit cell parameters Electron Diffraction imaging was conducted. Analysis of reciprocal lattice has shown that all three investigated specimens were Fe2O3 phase. Based on this studies, shape of powders and size of solid core of colloids were determined. Simple calculation using hydrodynamic size values has led to define thickness of the electrical double layer.

Słowa kluczowe

PL

transmisyjna mikroskopia elektronowa; TEM; metoda dynamicznego rozpraszania światła; DSL; dodatki uszlachetniające; paliwa; badania koloidalne; tlenki żelaza

EN

transmission electron microscopy; TEM; dynamic light scattering spectroscopy; DSL; improver additives; fuel; colloidal research; iron oxides

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 66, nr 8
• Strony: 733--739
• Opis fizyczny: . Bibliogr. 10 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Materska M.

autor

Wojtasik M.

• Instytut Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• [1] Adamson A.W.: Chemia fizyczna powierzchni. PWN, 1963.
• [2] Ma H. et al.: Preparation and characterization of superparamagnetic iron oxide nanoparticles stabilized by alginate. International Journal of Pharmaceutics, 333, s. 177–186, 2007.
• [3] PN-ISO 13321: Analiza granulometryczna – Spektroskopia fotonów.
• [4] Raport z badań nr R99/L-2/09 z dn. 16.10.2009.
• [5] Sonntag H.: Koloidy. PWN, 1982.
• [6] Sun J. et al.: Synthesis and characterization of biocompatible Fe3O4 nanoparticles. Journal of Biomedical Materials Research, s. 333–341, 2006.
• [7] Williams D.B.: Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science. Plenum Press, New York, 1996.
• [8] Zhang J. et al.: SAXS study on the microstructure of Fe 2O3 nanocrystal. Materials Science and Enginiering A, 351, s. 224–227, 2003.
• [9] Żak G., Wojtasik M.: Opracowanie procedur operacyjnych dla pomiarów wielkości nanocząstek z wykorzystaniem techniki dynamicznego rozpraszania światła laserowego (DLS). Dokumentacja INiG DK-5121-53/2008.
• [10] Żak G., Wojtasik M.: Wprowadzenie i walidacja normy PN-ISO 13321 Analiza granulometryczna – spektroskopia korelacyjna fotonów do oznaczania wielkości nanocząstek z wykorzystaniem techniki dynamicznego rozpraszania światła laserowego (DLS). Dokumentacja INiG DK-4100- 85/2009.