CC BY
17
УДК 544.171.44
0 ВОЗМОЖНОМ МЕХАНИЗМЕ РЕДОКС СИНТЕЗА МЕТАЛЛ/УГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ p-, d-ЭЛЕМЕНТАМИ
12 2 2 Кодолов В. И., Тринеева В. В., Шабанова И. Н., Теребова Н. С.
1 Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7
2 Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН, 426067, г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34
АННОТАЦИЯ. Проанализированы результаты редокс синтеза медь- и никель/углеродных нанокомпозитов, модифицированных полифосфатом аммония, силикагелем (кремнеземом), тиосульфатом натрия, оксидами меди (II), никеля, железа (III), алюминия при изменении соотношения модификаторов и нанокомпозитов. Предложена гипотеза редокс синтеза с использованием представлений химической мезоскопики о квантовании заряда. Гипотеза заключается в том, что движение квантов отрицательных зарядов (электронной волны) к ядру восстанавливаемого элемента приводит к квантованию положительных зарядов и возникновению явления аннигиляции. Образующееся при аннигиляции направленное электромагнитное поле способствует сдвигу d-электронов кластера металла наногранулы при одновременном распаривании электронных пар на более высокие энергетические уровни, включая оболочку наногранулы с восполнением баланса квантов отрицательных зарядов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: квантование заряда, электронная волна, аннигиляция, металл/углеродные нанокомпозиты, p-, d-модификаторы, редокс синтез.
ВВЕДЕНИЕ
Ранее предложены и реализованы методы механохимического редокс синтеза металл/углеродных нанокомпозитов и модифицирование их с помощью того же способа такими р-, ё-элементами, как алюминий, кремний, фосфор, сера, железо, никель и медь. Отмечено, что при модифицировании происходит окислительно-восстановительный процесс, приводящий к росту атомного магнитного момента металла, находящегося внутри наногранулы. Этот факт может быть объяснен распариванием ё-электронов и последующим сдвигом неспаренных электронов на более высокие энергетические уровни. В связи с полученными результатами возникает вопрос о том, какова движущая сила, которая приводит к этим явлениям - распариванию электронов и квантованию зарядов? Для того чтобы сформулировать гипотезу, которая объясняет указанные явления, проведен анализ результатов исследования электронного строения, химической структуры и магнитных характеристик медь- и никель/углеродных нанокомпозитов, модифицированных соединениями, содержащими положительно заряженные атомы вышеуказанных элементов, которые принимают электроны (восстанавливаются), а наногранулы нанокомпозита отдают электроны и образуют ковалентные связи с восстановленными соединениями. При этом, согласно химической мезоскопике, происходит квантование отрицательных и положительных зарядов. При квантовании электрона может возникнуть электронная волна. Наложение таких волн друг на друга приводит к образованию энергетических сгустков и образованию химических связей за счет интерференции электронных волн. По аналогии можно представить дробление на кванты положительных зарядов, но в этом случае наложение положительных и отрицательных квантов зарядов приводит к явлению аннигиляции [1], возникновению направленного электромагнитного поля (излучения), которое вызывает распаривание электронов и сдвиг их на более высокие энергетические уровни. Такое представление может рассматриваться как гипотеза, объясняющая полученные результаты при модификации соответствующими веществами нанокомпозитов.
1. ПРИЧИНЫ, ОБУСЛОВИВШИЕ МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА МОДИФИКАЦИИ
1.1. Анализ структуры медь и никель/углеродных нанокомпозитов
Металл/углеродные нанокомпозиты представляют собой, согласно [2], металлсодержащие кластеры с увеличенным атомным магнитным моментом металла, которые находятся в оболочке из углеродных волокон, ассоциированных с кластерами. В свою очередь, углеродные волокна содержат фрагменты полиацетилена и карбина, содержащих на стыках соединений фрагментов неспаренные электроны. Такое представление о нанокомпозитах вытекает из анализа и сопоставления результатов их исследования с помощью рентгенографии, Рамановской спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) высокого разрешения, атомной силовой микроскопии (АСМ) [2, 3]. На рис. 1 - 3 и табл. 1 приведены результаты исследований, подтверждающие представления о структуре исходных нанокомпозитов.
а) б)
Рис. 1. Микрофотографии ПЭМ структур Си/С (а) и №/С (б) нанокомпозитов
Исследование образцов (рис. 1) проводилось методами аналитической просвечивающей электронной микроскопии с электронно-зондовым микрорентгеноструктурным анализом элементного состава. Измерения элементного и фазового составов осуществлялись путем регистрации ЭДС спектров возбуждения вторичного рентгеновского излучения.
Рис. 2. Рентгенограмма медь/углеродного нанокомпозита
Расчеты содержания соответствующих фаз по рентгенограммам металл/углеродных нанокомпозитов показали для медь/углеродного нанокомпозита наличие примерно 90 % восстановленной меди и только около 1 % исходного оксида двухвалентной меди, остальное - оксид одновалентной меди. Поэтому объяснить парамагнитность медь/углеродного нанокомпозита наличием примеси оксида двухвалентной меди нельзя. Вместе с тем в никель/углеродном нанокомпозите, судя по рентгенограмме восстановленного никеля примерно 70 %, а остальное - оксид никеля.
Исследования методом рентгеноэлектронной спектроскопии проводились на
рентгеноэлектронном магнитном спектрометре с разрешением 10-4, светосилой прибора -
8 10
0,085 % при возбуждении А1Ка линией 1486,5 эВ, в вакууме 10 - 10 торр. Технологическая направленность рентгеноэлектронных магнитных спектрометров обусловлена тем, что магнитный энергоанализатор конструктивно отделен от вакуумной камеры спектрометра.
По С1в спектрам [3] определено наличие С-Н (фрагмент полиацетилена) и =С= (фрагмент карбина) связей. На основе теории Ван-Флека разработана модель, описывающая связь параметров мультиплетного расщепления 3в спектров металлов с изменением числа нескомпенсированных (неспаренных) ё-электронов и атомным магнитным моментом в металлах наноструктур.
Рис. 3. С18 спектры для медь (а) и никель/углеродного (б) нанокомпозитов
По результатам исследований с помощью электронного парамагнитного резонанса рассчитано количество спин/грамм для наногранул медь (Си/С НК) и никель/углеродных (М/С НК) нанокомпозитов (табл. 1) [4].
Таблица 1
Данные исследования металл/углеродных нанокомпозитов методом ЭПР
Наименование металл/углеродного нанокомпозита Описание спектра g-фактор Число неспаренных электронов, спин/г
Си/С Синглетный спектр, расстояние между точками максимального наклона ЛНрр ~ 6,8 Гс 2,0036 1,2-1017 спин/г
№/С Синглетный спектр, расстояние между точками максимального наклона ЛНрр ~ 2300-2400 Гс 2,46 1022 - 1023 спин/г
Наличие активных ненасыщенных связей и неспаренных электронов в углеродной оболочке металл/углеродных нанокомпозитов создают возможность их модификации за счет процессов присоединения и окислительно-восстановительных процессов.
1.2. Краткие сведения о процессе модификации
Процесс модификации проводится на границе раздела фаз в присутствии небольшого количества активного компонента (воды) и осуществляется механохимическим способом за счет совместного перетирания смесей наногранул металл/углеродных нанокомпозитов с соответствующими элемент содержащими веществами. В качестве таких веществ использовали оксид алюминия, силикагель (кремнезем), полифосфат аммония, оксиды железа (III), никеля, меди (II). Соотношение нанокомпозитов (НК) и элемент содержащих веществ (модифицирующего агента МА) варьировалось от 1 (1:1) до 5 (1НК : 0,2МА). При этом расчетным путем (по формуле Колмогорова-Аврами) определена в соответствии с работой [5] продолжительность процесса. Для расчета энергии измельчения частиц использованы формулы Ребиндера и Бонда. Работа, затраченная при совместном перетирании НК и МА, не превышает 270 кДж/моль, что соответствует энергии окислительно-восстановительного процесса превращения положительно заряженных атомов элементов в элементы с более низкой или нулевой степенью окисления. Сравнительно небольшие затраты энергии на взаимодействие обусловлены достаточно высокой поверхностной энергией взаимодействующих наногранул нанокомпозитов и порошкообразных частиц модифицирующих агентов. В результате механохимического процесса образуется ксерогель, который подсушивают в сухожаровом шкафу при температуре не более 75 оС до полного испарения влаги. Затем подсушенный порошок механохимическим методом активируют с целью подготовки образцов для всестороннего исследования методами рентгенографии, просвечивающей электронной микроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ
Наличие насыщенных электронами углеродных волокон в углеродной оболочке наногранул металл/углеродных нанокомпозитов дает основание предположить возможность осуществления взаимодействий наногранул с наночастицами, содержащими положительно заряженные атомы, аналогично гетерогенному катализу в мультиплетах, когда имеет место геометрическое и энергетическое соответствия каталитической системы и продуктов реакции. За счет разности химических потенциалов наногранулы нанокомпозитов и активных поверхностей наночастиц модифицирующего агента кванты электронной волны вызывают квантование положительных зарядов атомов модифицирующего агента, что способствует в дальнейшем возникновению аннигиляции и направленного магнитного поля, воздействующего на d-орбитали атомов металла кластера наногранулы.
Исследования модифицированных
металл/углеродных нанокомпозитов проведено с помощью того же комплекса методов, который применялся для изучения исходных нанокомпозитов. С помощью ПЭМ высокого разрешения установлено, что оболочка из углеродных волокон на поверхности наногранулы фосфорсодержащего Cu/C нанокомпозита (рис. 4) сохранилась. Однако на волокнах появились утолщения, связанные, вероятно, с внедрением фосфорных группиро-
г г Рис. 4. ПЭМ изображение фосфорсодержащего
вок в оболочку и объем спектров наногранулы . v т т г г
J tL _ медь/углеродного нанокомпозита
стал больше. На основании ЭДС возбуждения
вторичного рентгеновского излучения в поверхностном слое наногранулы определены возможные фазы: углерод (~70 %), Cu-C-O, Cu-C-P-O, C-Cu-P-O, в которых содержание меди соответствует 15 %, кислорода - 9 % и фосфора - 7 %. Анализ рентгенограмм свидетельствует о появлении пиков, соответствующих межплоскостным расстояниям соединений, содержащих медь и фосфор. Представляет интерес то, что с ростом
соотношения полифосфата аммония (ПФА) к нанокомпозиту наблюдается уменьшение пика при 9 (43°), который можно приписать межплоскостному расстоянию Си—Р. В зависимости от соотношения ПФА:НК уменьшение интенсивности этого пика меняется от 1 через 0,47 (при 1:1) до 0,17 (при 1,5:1). Этот факт может свидетельствовать об увеличении толщины слоя полифосфатных групп и «маскировании» взаимодействия фосфорсодержащих групп и кластера меди. Следует отметить рост «гало» в области малых углов (от 2 до 12) на рентгенограмме фосфорсодержащего медь/углеродного нанокомпозита, полученного из реагентов, взятых при соотношении ПФА: НК, равном 0,5. Площадь гало в этом случае в два раза превышает соответствующий параметр для гало нанокомпозитов, модифицированных полифосфатом аммония при соотношениях реагентов 1:1 и 1:1,5. При этом интересно отметить, что атомные магнитные моменты меди модифицированных фосфорсодержащих Си/С нано-композитов при соотношениях ПФА:НК 0,5:1 и 1:1 также отличаются в два раза (табл. 2).
Таблица 2
Параметры мультиплетного расщепления СиЗз спектров в медь/углеродных нанокомпозитах,
модифицированных полифосфатом аммония
Образец I2/I1 Д, eV Ц meb ¡Б
СиЗ Энано 0,2 3,5 1,3
Cu3smrn (P) 0,4 3,5 2,0
СиЗЭнано (P*2) 0,4 3,5 2,0
СиЗЭнано (P*1/2) 0,85 3,5 4,2
Возможно, этот факт связан с образованием упорядоченных фаз за счет поляризации фосфорсодержащего слоя. Увеличение атомного магнитного момента меди из-за "распаривания" электронов на ё-орбитали и сдвига их на верхние уровни подтверждается ростом на углеродной оболочке наногранулы количества спинов на грамм на два порядка (до 1019 спин/г). Согласно рис. 5, в спектрах Р2р фосфорсодержащих нанокомпозитов, полученных при соотношениях реагентов НК/ПФА 1 (рис. 5, а) и 2 (рис. 5, б) процесс восстановления фосфора при соотношении 2 протекает почти на 50 % полнее. При этом пик фосфора соответствует 130 эВ, а пик окисленного фосфора или присоединенного двойной связью к углероду Р=С вероятно можно приписать 132,3 эВ [6]. В спектре С1э фосфорсодержащего нанокомпозита, полученного при соотношении реагентов 2, отмечено увеличение интенсивности С—Н пика, что возможно обусловлено деформацией углеродной оболочки в процессе окислительно-восстановительного процесса. При исследовании РФЭ спектров фосфорсодержащего нанокомпозита, полученного при соотношении НК и ПФА
2 3
равным двум, С1э спектр (рис. 6) состоит из двух составляющих С-С с эр (284 эВ) и эр (286 эВ) составляющих, третья составляющая С-Н (285 эВ) соответствует группе из фрагмента полиацетилена.
et
и
s
ц
s
и
0
1 I
V
щ
Р2р / \
/ к-
/ ж*
1 1 1 Г1 i 1 i
126
128 130 132 134 136
Энергия связи, эВ Рис. 5. Рентгеноэлектронные P2p спектры: а) Cu/C + ПФА 1:1; б) Cu/C + ПФА 1:0,5
ч
и
В
Щ
О Й
У
К и
Cls
278 2S0 282 284 286 288 290 292 Энергия связи, эВ
Рис. 6. C1s спектр фосфорсодержащего нанокомпозита, полученного при соотношении НК/ПФА = 2
2 3
Интенсивности sp и sp составляющих близки, что соответствует форме наногранулы, приближающейся к шаровидной форме. Интенсивность составляющей C-H примерно в три раза больше интенсивностей пиков в спектрах подобных нанокомпозитов, полученных при меньших соотношениях реагентов. Этот факт свидетельствует о деформации углеродной оболочки с увеличением в поверхностном слое полиацетиленовых фрагментов.
При замене такого модифицирующего агента, как полифосфат аммония, на кремнезем или силикагель изменение соотношения НК/МА от 1 до 2 не приводит к существенному изменению атомного магнитного момента меди (табл. 3). При этом процесс восстановления оксида кремния до кремния, судя по Si2p спектрам (E(SiO) = 100,7 эВ; E(Si) = 99 эВ), протекает на 50 % независимо от взятых количеств реагентов (рис. 7), что можно объяснить снижением скорости квантования электрона в слое, содержащем Si-O связи.
Таблица 3
Параметры мультиплетного расщепления Cu3s спектров в медь/углеродных нанокомпозитах, модифицированных кремний и никельсодержащими веществами
Образец I2/I1 A, eV ^ met, Ив
С^ано (Si) 0,6 3,0 3,0
С^нано (Si 1/2) 0,6 3,0 3,0
С^нано (Ni) 0,4cu/0,4Ni 3 Cu/2Ni 2Cu/2,3Ni
Из сравнения табл. 2 и 3 следует, что поляризация слоя модифицирующего агента и количество участвующих в процессе электронов оказывают существенное влияние на изменение атомного магнитного момента меди в кластере наногранулы. С учетом полноты восстановления атомов модифицирующих агентов с поправкой на вероятность поляризации слоев следует отметить, что максимальное количество электронов (пять), участвующих при восстановлении атомов модифицирующих агентов, соответствует процессу получения фосфорсодержащих медь/углеродных нанокомпозитов. Как следует из табл. 3, атомные магнитные моменты металла кластера (меди) и металла модифицирующего агента (никеля) увеличиваются: для меди рост ц составляет 0,7 магнетон Бора, а для никеля - 0,5 магнетон Бора, т.е. имеет место конкуренция между процессами квантования положительных и отрицательных зарядов. Естественно ожидать возникновение деформации углеродной оболочки наногранулы. Действительно, в С1б спектре появляется четвертая составляющая, которую можно отнести к Бр гибридизации. Появление этой составляющей вполне вероятно при деформации углеродной оболочки наногранулы, о чем свидетельствует также рост интенсивности составляющей, которую относят к энергии электронов С-Н связи. Иначе говоря, в поверхностный слой наногранулы переходят и полиацетиленовые и карбиновые фрагменты (рис. 8).
Таким образом, можно заключить:
1. Наибольшее увеличение атомного магнитного момента меди достигается для фосфорсодержащего нанокомпозита, полученного при соотношении Си/С НК к ПФА, равном 2 (магнитный момент равен 4,2 цв). При соотношении реагентов равном единице магнитный момент уменьшается более, чем в два раза. Этот результат можно объяснить снижением скорости квантования электрона при росте толщины слоя полифосфата аммония.
2. Уменьшение толщины слоя модификатора в случае получения кремнийсодержащего нанокомпозита не приводит к изменениям атомного магнитного момента меди. Все параметры остаются на том же уровне (табл. 3).
3. При модификации медь/углеродного нанокомпозита оксидом никеля отмечено увеличение атомных магнитных моментов меди и никеля.
Si2p
IUI
..... г -T I 1 I
98 100 102 104
Энергия связи, эВ Рис. 7. Рентгеноэлектронный спектр Si2p продукта взаимодействия НК Cu/C + SiO2 при соотношении 1:1
Предложенная гипотеза предполагает появление различий в процессах модификации медь и никель/углеродных нанокомпозитов при использовании одинаковых модифицирующих агентов. Поскольку на углеродной оболочке наногранулы никель/углеродного нанокомпозита больше неспаренных электронов по сравнению с его медьсодержащим аналогом: для Ni/C НК - 1024 спин/г, а для Cu/C НК - 1017 спин/г, возможна активация d-орбиталей металла наногранулы в большей степени со стороны возникшего при аннигиляции магнитного поля. В табл. 4 приведены данные для сравнения атомных магнитных моментов никеля и меди для соответствующих нанокомпозитов, модифицированных соединениями, содержащими кремний, фосфор, серу.
Таблица 4
Величины атомных магнитных моментов металлов в наногранулах модифицированных медь и никель/углеродных нанокомпозитов (при соотношении 1:1)
Модифицированный металл/ ^ Cu , ^м - ^0 Модифицированный металл/ ^ Ni ^м - ^0
углеродный нанокомпозит углеродный нанокомпозит
Cu/C - Si 3,0 1,7 Ni/C - Si 4,0 2,2
Cu/C - P 2,0 0,7 Ni/C - P 3,0 1,2
Cu/C - S 1,8 0,5 Ni/C - S 2,8 1,0
- атомный магнитный момент металла для модифицированного нанокомпозита, - атомный
магнитный момент металла для исходного нанокомпозита.
Величины атомных магнитных моментов металлов модифицированных медь и никель/углеродных нанокомпозитов могут быть обусловлены величиной поляризации связей Ме1-0, участвующих в редокс процессе (ионность этих связей уменьшается от Б1-0 до Б-О). Следует отметить, что влияние соответствующих модифицирующих агентов на изменение атомных магнитных моментов металлов, являющихся ядром наногранулы, остается постоянным. Сравнение атомных магнитных моментов в рядах медь и никель/углеродных нанокомпозитов показывает, что разница между магнитными моментами внутри рядов остается одинаковой, а различие между рядами составляет 1 магнетон Бора (превышение для модифицированных никель/углеродных нанокомпозитов). При использовании в качестве модифицирующих агентов оксидов металла наблюдается увеличение атомного магнитного момента металла наногранулы и металла модифицирующего агента (табл. 5).
В случае, когда используется как модифицирующий агент оксид алюминия, наблюдается значительный рост атомного магнитного момента никеля при уменьшении слоя модифицирующего агента (табл. 5). При этих условиях оксид алюминия полностью восстанавливается.
280 234 288 Энергия связи, эВ Рис. 8. C1s рентгеноэлектронный спектр никельсодержащего медь/углеродного нанокомпозита
Таблица 5
Атомные магнитные моменты d-металлов в модифицированных нанокомпозитах
Модифицированный нанокомпозит и модифицирующий агент MNi, Mb (Cu, Mb MFe, Mb
Ni/C - NiO (0,5) 3,0
Ni/C - NiO 4,5
Ni/C - CuO 2,0 2,0
Ni/C - Fe2O3 2,5 3,0
Ni/C - Al2O3 (0,2) 4,8
Таким образом, предложенная гипотеза о «распаривании» и сдвиге d-электронов металла на углеродную оболочку наногранулы для восполнения расхода в редокс процессе подтверждается рентгенограммами, рентгеноэлектронными и ЭПР исследованиями. При этом следует сказать, что число электронов, участвующих в процессе, определяет величину роста атомного магнитного момента металла.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В представленной работе предложена гипотеза механизма взаимодействия наногранул металл/углеродных нанокомпозитов с модифицирующими агентами на границе раздела твердых фаз. Достигаемый при этом эффект состоит в росте атомных магнитных моментов металлов наногранул за счет распаривания d-электронов. Картина процесса представляется следующим образом:
При совместном «перетирании» порошка модифицирующего агента с наногранулами металл/углеродных нанокомпозитов образуется нанореактор (мультиплет), между границами которого возникает разность химических потенциалов. За счет возникшей разности потенциалов нескомпенсированные электроны на оболочке наногранулы устремляются в сторону положительно заряженных атомов модифицирующего агента, вызывая квантование положительных зарядов этих атомов. При наложении квантов отрицательных и положительных зарядов на границе взаимодействия реагентов происходит явление аннигиляции и возникает электромагнитное поле, направленное от поверхности наногранулы, которое стимулирует распаривание электронов d-орбиталей атомов металлов наногранулы и сдвиг их к углеродной оболочке наногранулы для устранения возникшего дисбаланса электронов за счет редокс процесса. Процесс смещения электронов внутри наногранулы облегчается ростом поляризации модифицирующего агента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ивашкин Ю. А. Дефекты кристаллической структуры деформированных кубических кристаллов. Брянск: БГИТА, 2008. 137 с.
2. Кодолов В. И., Тринеева В. В. Новое научное направление - химическая мезоскопика // Химическая физика и мезоскопия. 2017. Т. 19, № 3. С. 454-465.
3. Шабанова И. Н., Кодолов В. И., Теребова Н. С., Тринеева В. В. Рентгеноэлектронная спектроскопия в исследовании металл/углеродных наносистем и наноструктурированных материалов. М.-Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2012. 252 с.
4. Липанов А. М., Кодолов В. И., Мельников Я. М., Тринеева В. В., Пергушов В. И. Влияние сверх малых количеств металл/углеродных нанокомпозитов на свойства полимерных материалов // Доклады академии наук, 2016. Т. 466, № 1. С. 45-47.
5. Kodolov V. I., Trineeva V. V., Vasil'chenko Yu. M. The calculating experiments for metal/carbon nanocomposites synthesis in polymeric matrices with the application of Avrami equations // In Book: Nanostructures, nanomaterials and nanotechnologies to nanoindustry. Toronto-New Jersey: Apple Academic Press, 2015. pp. 105-118.
6. Wang J. Q., Wu W. H., Feng D. M. The Introduction to Electron Spectroscopy (XPS/XAES/UPS). Beijing: National Defense Industry Press, 1992. 640 p.
POSSIBLE MECHANISM OF REDOX SYNTHESIS OF METAL/CARBON NANOCOMPOSITES MODIFIED BY p-, d- ELEMENTS
1Kodolov V. I., 2Trineeva V. V., 2Shabanova I. N., 2Terebova N. S.
1 Kalashnikov Izhevsk State Technical University, Izhevsk. Russia
2 Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Izhevsk, Russia
SUMMARY. The redox synthesis results of modified metal/carbon nanocomposites in which metal may be Copper or Nickel, and the applied modifiers - Ammonium Polyphosphate, Silicon, Sodium Thiosulphate, Metal Oxides (Metal: Al, Fe (III), Cu (II) and Ni) were analyzed at the modifier and nanocomposite relation changes. The hypothesis of RedOx synthesis with the using of chemical mesoscopics idea about the charge quantization is proposed. The hypothesis is that the negative charge quants move to reducing element nucleous to provoke the positive charge quants and the creation of positive charge quants. Therefore the direct electromagnetic field formed promotes to d-electrons shift on more higher energetic levels including the carbon shell of nanocomposite nanogranyl. The picture of this phenomenon may be presented: 1. At the joint grinding of modified agent with metal/carbon nanocomposites nanogranul the nanoreactor (multiplet) is formed on the boundaries of which the chemical potentials difference creates. 2. Because of potentials difference the delocalized electrons, which are disposed on the nanogranul shell, move to positive charged atoms of modified agent and stimulate the atoms positive charges quantization. 3. The annihilation phenomenon arises at the superposition of negative and positive charges on the boundary of reagents interaction. In this case the electron magnetic field which activates the delocalization of d electrons of nanogranul metals and the electro shift to nanogranul carbon shell. 4. The electron shift process within nanogranul is facilitated by modified agent polarization growth.
KEYWORDS: charge quantization, electron wave, annihilation, metal/carbon nanocomposite, p-, d-modifier, redox synthesis.
REFERENCES
1. Ivashkin Yu. A. Defekty kristallicheskoy struktury deformirovannykh kubicheskikh kristallov [Defects in the crystal structure of deformed cubic crystals]. Bryansk: BGITA Publ., 2008. 137 p.
2. Kodolov V. I., Trineeva V. V. Novoe nauchnoe napravlenie - khimicheskaya mezoskopika [New scientific trend - chemical mesoscopic]. Khimicheskaya fizika i mezoskopiya [Chemical Physics and Mesoscopy], 2017, vol. 19, no. 3, pp. 454-465.
3. Shabanova I. N., Kodolov V. I., Terebova N. S., Trineeva V. V. Rentgenoelektronnaya spektroskopiya v issledovanii metall/uglerodnykh nanosistem i nanostrukturirovannykh materialov [X ray photoelectron spectroscopy and investigation of metal/carbon nanosystems and nanostructured materials]. Moscow-Izhevsk: Udmurtskiy universitet Publ., 2012. 252 p.
4. Lipanov A. M., Kodolov V. I., Melnikov M. Y., Pergushov V. I., Trineeva V. V. Effect of small amounts of metal/carbon nanocomposites on the properties of polymer materials. Doklady Chemistry, 2016, vol. 466, no. 1, pp. 15-17. https://doi.org/10.1134/S0012500816010018
5. Kodolov V. I., Trineeva V. V., Vasil'chenko Yu. M. The calculating experiments for metal/carbon nanocomposites synthesis in polymeric matrices with the application of Avrami equations. In Book: Nanostructures, nanomaterials andnanotechnologies to nanoindustry. Toronto-New Jersey: Apple Academic Press, 2015. pp. 105-118.
6. Wang J. Q., Wu W. H., Feng D. M. The Introduction to Electron Spectroscopy (XPS/XAES/UPS). Beijing: National Defense Industry Press, 1992. 640 p.
Кодолов Владимир Иванович, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и химической технологии, ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, e-mail: kodol@istu. ru
Тринеева Вера Владимировна, доктор технических наук, старший научный сотрудник, Институт механики УдмФИЦ УрО РАН, e-mail: vera_kodolova@mail ru
Шабанова Ирина Николаевна, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, Физико-технический институт УдмФИЦ УрО РАН; e-mail: [email protected]
Теребова Надежда Семеновна, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Физико-технический институт УдмФИЦ УрО РАН; e-mail: [email protected]
