«Обычно синтез оксидных наночастиц включает медленную реакцию слабого окислителя, такого как перекись водорода, с разбавленными растворами солей или комплексов металлов как в водных, так и в неводных системах растворителей», — сказал д-р Томас Сутто, исследователь NRL. химик. «Быстрая экзотермическая реакция супероксида калия с растворами солей приводит к образованию нерастворимых наночастиц оксида или гидроксида».Важным преимуществом этого метода является возможность создания больших объемов материалов. NRL продемонстрировал, что большие количества (более 10 граммов) оксидных наночастиц могут быть получены за одну стадию, что примерно на четыре порядка выше выхода, чем при использовании многих других методов. Концентрации металла, обычно в миллимолярном (мМ) количестве, должны быть низкими, чтобы предотвратить агрегацию наночастиц в более крупные кластеры, которые могут значительно ограничить количество материала, которое может быть приготовлено за один раз.
Было показано, что наночастицы оксидов являются ключевыми компонентами во многих приложениях, включая электронные и магнитные устройства, накопление и генерацию энергии, а также медицинские приложения, такие как магнитные наночастицы для использования в магнитно-резонансной томографии (МРТ). Во всех этих применениях размер частиц имеет решающее значение для полезности и функции оксидных наночастиц — уменьшение размера частиц приводит к увеличению площади поверхности, что может значительно улучшить характеристики оксидной наночастицы.
Чтобы продемонстрировать широкое применение этого нового метода, наночастицы оксидов или гидроксидов были приготовлены из типичных элементов периодической таблицы для быстрого получения оксидов или гидроксидов нанометрового размера. В дополнение к элементам, преобразованным в наночастицы оксида на приведенной выше иллюстрации, также было показано, что наночастицы оксида могут быть получены из переходных металлов второго и третьего ряда и даже полуметаллов, таких как олово, висмут, таллий и свинец.Одним из интересных аспектов этой техники является то, что ее также можно использовать для получения смесей наночастиц. Это было продемонстрировано при приготовлении более сложных материалов, таких как оксид лития-кобальта — катодный материал для литиевых батарей; оксид висмута и марганца — мультиферроидный материал; и сверхпроводящий материал на основе оксида иттрия-бария-меди с температурой 90 градусов Кельвина (К).
Таким образом, этот новый путь синтеза оксидных наночастиц также показывает большие перспективы для множества других каталитических, электрических, магнитных или электрохимических процессов, от новых катодов до приготовления растворов других типов керамических материалов.