Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В материалах и электрических батарей исследований, наночастицы оксида кобальта обычно относится к частицам кобальта (II, III) оксид Co
3О
4 нанометрового размера, с различной формой и кристаллической структурой.

Наночастицы оксида кобальта могут иметь потенциальное применение в литий-ионных батареях [1] [2] и электронных датчиках газа . [3] [4]

Приложения [ править ]

Литий-ионный аккумулятор [ править ]

В аноды из литий-ионных батарей часто изготавливают из оксидов кобальта , никеля или железа , которые могут легко и обратимо ионы лития Включение концепции в своей молекулярной структуре. Наночастицы оксида кобальта, такие как нанотрубки , [1] предлагают высокое отношение поверхности к объему и короткую длину пути для транспорта катиона лития , что приводит к высокой обратимой емкости и хорошему сроку службы. Частицы могут включать другие вещества, например гибридные нанопроволоки дифенилаланин / оксид кобальта. [5]

Наночастицы оксида кобальта (Co 3 O 4 ) закреплены на одном листе графена.

Частицы оксида кобальта могут быть закреплены на подложках, таких как графен, для улучшения стабильности размеров анода и предотвращения агрегации частиц во время процессов зарядки и разрядки лития. [2]

Датчик газа [ править ]

Полые наносферы из оксида кобальта были исследованы в качестве материалов для электродов газовых сенсоров , для обнаружения толуола, ацетона и других органических паров. [3]

Наночастицы оксида кобальта, закрепленные на однослойных углеродных нанотрубках , были исследованы на предмет обнаружения оксидов азота NO
Икси водород . В этом приложении используется реакционная способность между газом и оксидом, а также электрическое соединение с подложкой (оба являются полупроводниками p-типа ). Оксиды азота реагируют с оксидом как акцепторы электронов , снижая сопротивление электрода; тогда как водород действует как донор электронов , увеличивая сопротивление. [4]

Медицина [ править ]

Наблюдалось, что наночастицы оксида кобальта легко проникают в клетки , и это свойство, вероятно, может привести к их применению в гипертермическом лечении, генной терапии и доставке лекарств. Однако их токсичность - препятствие, которое необходимо преодолеть. [6]

Синтез [ править ]

Гидротермальный [ править ]

Оксид кобальта часто получают гидротермальным синтезом в автоклаве. [7]

Один горшок гидротермический синтез оксида металла полых сфер начинается с углеводами и солями металлов , растворенных в воде при температуре 100-200 ° С. В результате реакции образуются углеродные сферы с ионами металлов, интегрированными в гидрофобную оболочку. Углеродные ядра удаляются прокаливанием , оставляя полые сферы оксида металла. Площадь поверхности и толщину оболочки можно регулировать, варьируя концентрацию углеводов и солей металлов, а также температуру, давление и pH реакционной среды и катионы исходных солей. [8] Время завершения процедуры варьируется от часов до дней. [9]

Гидротермальный синтез полой сферы из оксида кобальта.

Недостатком такого подхода является меньшая доходность по сравнению с другими методами.

Термическое разложение [ править ]

ПЭМ-изображение (справа) наночастиц оксида кобальта, полученных термическим разложением металлоорганического прекурсора Ко-сален (слева).

Другой путь к синтезу наночастиц оксида кобальта - это термическое разложение металлоорганических соединений. Например, нагревание металлического саленового комплекса бис (салицилальдегид) этилендииминкобальта (II) («Со-сален») на воздухе до 500 ° C. [10] [11] Предшественник Со-сален может быть получен путем взаимодействия тетрагидрата ацетата кобальта (II) в пропаноле при 50 ° C в атмосфере азота с сален-лигандом (бис (салицилальдегид) этилендиимин). [11]

Из закрепленных предшественников [ править ]

Композит оксид кобальта / графен синтезируется путем образования сначала гидроксида кобальта (II) Co (OH).
2на листе графена из соли кобальта (II) и гидроксида аммония NH
4OH , который затем нагревают до 450 ° C в течение двух часов, чтобы получить оксид.

Безопасность [ править ]

Как и большинство реактивных соединений кобальта, наночастицы оксида кобальта токсичны для человека, а также для водных организмов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Du, N .; Zhang, H .; Chen, B.D .; Wu, J. B .; Ma, X. Y .; Liu, Z. H .; Zhang, Y. Q .; Ян, Д. Р .; Хуанг, X. H .; Ту, Дж. П. (17 декабря 2007 г.). «Пористые нанотрубки Co3O4, полученные из кластеров Co4 (CO) 12 на шаблонах углеродных нанотрубок: высокоэффективный материал для литиевых батарей». Современные материалы . 19 (24): 4505–4509. DOI : 10.1002 / adma.200602513 .
  2. ^ а б Ву, Чжун-Шуай; Рен, Вэньцай; Вэнь, Лэй; Гао, Либо; Чжао, Цзиньпин; Чен, Цзунпин; Чжоу, Гуанминь; Ли, Фэн; Ченг, Хуэй-Мин (22 июня 2010 г.). «Графен, закрепленный наночастицами CoO в качестве анода литий-ионных батарей с увеличенной обратимой емкостью и циклическими характеристиками». САУ Нано . 4 (6): 3187–3194. DOI : 10.1021 / nn100740x .
  3. ^ a b Пак, Джинсу; Шэнь, Сяопин; Ван, Госю (март 2009 г.). «Сольвотермический синтез и газоанализ полых наносфер Co3O4». Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 136 (2): 494–498. DOI : 10.1016 / j.snb.2008.11.041 .
  4. ^ а б Ли, Вэй; Юнг, Хёк; Хоа, Нгуен Дык; Ким, Доджин; Хун, Сун-Ку; Ким, Хёджин (сентябрь 2010 г.). «Нанокомпозит нанокристаллов оксида кобальта и однослойных углеродных нанотрубок для газового сенсора». Датчики и исполнительные механизмы B: химические . 150 (1): 160–166. DOI : 10.1016 / j.snb.2010.07.023 .
  5. ^ Рю, Юнгки; Ким, Сон Ук; Канг, Кисук; Парк, Чан Беум (26 января 2010 г.). «Синтез гибридных нанопроволок дифенилаланин / оксид кобальта и их применение для хранения энергии». САУ Нано . 4 (1): 159–164. DOI : 10.1021 / nn901156w .
  6. ^ Папис, Елена; Росси, Федерика; Распанти, Марио; Далле-Донн, Изабелла; Коломбо, Грациано; Милзани, Альдо; Бернардини, Джованни; Горнати, Розальба (сентябрь 2009 г.). «Разработанные наночастицы оксида кобальта легко проникают в клетки». Письма токсикологии . 189 (3): 253–259. DOI : 10.1016 / j.toxlet.2009.06.851 .
  7. ^ Уиттингем, М. Стэнли (апрель 1996). «Гидротермальный синтез оксидов переходных металлов в мягких условиях». Современные взгляды на твердое тело и материаловедение . 1 (2): 227–232. DOI : 10.1016 / S1359-0286 (96) 80089-1 .
  8. ^ Титиричи, Мария-Магдалена; Антониетти, Маркус; Томас, Арне (август 2006 г.). «Обобщенный синтез полых сфер из оксидов металлов с использованием гидротермального подхода». Химия материалов . 18 (16): 3808–3812. DOI : 10.1021 / cm052768u .
  9. ^ Лу, Ань-Хуэй; Salabas, EL; Шют, Ферди (12 февраля 2007 г.). «Магнитные наночастицы: синтез, защита, функционализация и применение». Angewandte Chemie International Edition . 46 (8): 1222–1244. DOI : 10.1002 / anie.200602866 . PMID 17278160 . 
  10. ^ Шарма, JK; Шривастава, Пратибха; Сингх, Гурдип; Ахтар, М. Шахир; Амин, С. (март 2015 г.). «Зеленый синтез наночастиц Co3O4 и их применение в термическом разложении перхлората аммония и сенсибилизированных красителями солнечных элементов». Материалы Наука и техника: B . 193 : 181–188. DOI : 10.1016 / j.mseb.2014.12.012 .
  11. ^ a b Салавати-Ниасари, Масуд; Хансари, Афсане (апрель 2014 г.). «Синтез и характеристика наночастиц Co3O4 простым методом». Comptes Rendus Chimie . 17 (4): 352–358. DOI : 10.1016 / j.crci.2013.01.023 .