Изучение инновационного синтеза микро- и наночастиц с контролируемым составом и структурой на основе микроволнового разряда в гиротронном излучении (заключительный)

В 2022 году в рамках прикладной ПНИР выполнены все запланированные работы. Проведена модификация плазмохимического стенда: настройка микроволновой балансной диагностики с установкой новых СВЧ датчиков, добавление металлического инициатора в реактор для исследований с подпороговым СВЧ-разрядом, реализованы режимы синтеза с прессованными в виде таблеток порошками. Осуществлены эксперименты по масштабированию метода синтеза оксидных, нитридных и оксонитридных керамических материалов в микро- и нанодисперсном состоянии. Исследовался плазмохимический синтез в прессованных порошках в смесях α-Al2O3+AlN+Mg (Al2O3:AlN=2:1) и α/γ-Al2O3+ α-Si3N4+Al (Si:Al=3:4). Определён состав продуктов в смесях α-Al2O3 + AlN/α-Si3N4 + M, где М – это Mg или Al, компактированных в форме таблеток диаметром 20 мм и толщиной 5 мм с усилием от 3 до 10 т. Продемонстрирован синтез керамических микрочастиц (десятки мкм), состоящих из разных окислов, нитридов и оксинитридов со сложной поверхностью. Для исследования оптимизации процессов синтеза и увеличения количества синтезированного вещества проведены эксперименты на плазмохимическом стенде в смесях порошков металлов (Ti, Fe, Ni, Cu) и нитрида бора в разных формах (c-BN, h-BN). Изучено влияние размера порошков BN (h-BN: 70 нм, 500 нм, 4 мкм) c добавлением в качестве катализатора водородосодержащих добавок на синтез керамик. Показано, что основное влияние на количество синтезируемого вещества оказывает наличие и тип катализатора. Эксперименты по реактивации катализаторов Pt/оксид показали, что при обработке катализаторов импульсами СВЧ с образованием плазмы, а также обработке подпороговым разрядом, не происходит изменений в общем содержании металла в катализаторе, морфологии частиц металла и их распределения по размерам – т.е. не нарушаются основные структурные характеристики катализатора. Для закоксованных катализаторов наблюдается восстановление их активности – до ~94% от исходной, что позволяет рассматривать предложенный метод реактивации как перспективный для практического применения. Проведена оценка каталитической активности серебряных катализаторов Ag/Al2O3 и Ag/Al5O6N (традиционным методом на полученных частицах) в окислении олефинов. Показана низкая цитотоксичность образцов частиц микро- и наноразмеров, полученных в плазмохимическом синтезе в смесях порошков Al2O3 +Ag.