Способ получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз.

Способ получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз относится к области материаловедения и нанотехнологий а именно к получению диоксида титана, который может быть использован в водородной энергетике и технологиях очистки воды. Техническим результатом является создание способа получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз, в составе продукта с низким содержанием примесных фаз. Предложенный способ получения нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз включает генерирование титановой электроразрядной плазмы в камеру, предварительно вакуумированную и наполненную кислородсодержащей смесью газов при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре. Генерирование осуществляется с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с титановым стволом и с составным центральным электродом из наконечника из титана и хвостовика из стали, с электрически плавкой перемычкой, размещенной между титановым стволом и наконечником. Емкость конденсаторной батареи 14,4 мФ. Электроразрядную титановую плазму генерируют с помощью коаксиального магнитоплазменного ускорителя с электрически плавкой перемычкой из вазелина массой от 0,10 г до 0,25 г. Производится распыление плазмы в первую камеру, заполненную газовой смесью аргона и кислорода в соотношении парциальных давлений Ar:O2 1:4 при зарядном напряжении 2,8 кВ конденсаторной батареи. Перемещают нанокристаллическую составляющую синтезированного продукта во вторую, предварительно ваккумированную, камеру, открывая перепускной клапан между камерами через 10 секунд после генерации электроразрядной плазмы. После чего собирают с внутренних стенок второй камеры полученный диоксид титана со структурой анатаз. При разрядке емкостного накопителя энергии между титановым наконечником центрального электрода и титановым стволом ускорителя происходит инициирование дугового разряда. Вследствие чего электрически плавкая перемычка из вазелина переходит в плазменное состояние. В процессе горения дугового разряда происходит электроэрозионная наработка титансодержащего прекурсора с внутренней поверхности цилиндрического электропроводящего титанового ствола. Плазменный поток ускоряется до гиперзвуковых скоростей, и эродированный титан участвует в плазмохимической реакции с кислородом первой камеры, что обеспечивает образование нанокристаллического диоксида титана со структурой анатаз. Отделение синтезированного нанокристаллического анатаза от крупнодисперсного рутила обеспечивается путем открытия перепускного клапана и сбором продукта из второй камеры. Преимуществом такого способа является использование водородсодержащей электрически плавкой перемычки, поскольку вазелин, помимо минерального масла, содержит твердые парафиновые углеводороды. Перемычка из вазелина разогревается, плавится, и содержащийся в ее составе водород выделяется и способствует увеличению скорости течения плазменной струи. Увеличение массы вазелина в составе электрически плавкой перемычки более 0,25 г приводит к чрезмерному уменьшению температуры плазменного потока за счет высокой теплоёмкости водорода, что отрицательно влияет на конечный выход анатаза. Уменьшение массы вазелина менее 0,10 г не обеспечивает необходимое ускорение плазменного потока для формирования достаточно высокого содержания анатаза в составе продукта. Предложенный способ позволил получить продукты с содержанием нанокристаллического анатаза от 83,2 до 85,7 мас. % со средним размером частиц до 100 нм. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=0002749736&TypeFile=html (дата обращения: 08.09.2023)