Вестник МГТУ. 2015, №1.

ТеслюкД.А. и dp. Физико-химические основы синтеза... УДК 544.722 Д.А. Теслюк, М.В. Васёха, Ю.А. Селькина Физико-химические основы синтеза сульфида кобальта(П) в обратной микроэмульсии D.A. Teslyuk, M.V. Vasyokha, Yu.A. Sel'kina Physical and chemical bases of synthesis of cobalt(II) sulfide in the reverse microemulsion Аннотация. В работе приводятся результаты исследования устойчивости обратной микроэмульсии состава: додецилсульфат натрия (ДСН) / и-бутанол - вода - гептан при наличии в водной фазе растворенных сульфата кобальта(П) и сульфида натрия. Представлены результаты кондуктометрического и спектрофотометрического исследования микроэмульсии. Показана зависимость электропроводности и оптической плотности обратной микроэмульсии от соотношения фаз. На основании полученных результатов высказаны предположения о происходящих структурных изменениях в микроэмульсиях. Проведен термодинамический расчет, описывающий границы формирования осадка сульфида кобальта(П) в водном растворе в зависимости от pH, произведена оценка конкурирующих реакций гидролиза. Abstract. This paper presents the research results of stability of reverse microcmulsion which consists of sodium dodecyl sulfate (SDS) / n-butanol - water - heptane in the presence of an aqueous phase dissolved cobalt(II) sulfate and sodium sulfide. The results of the spectrophotometric and conductometric studies of microemulsion have been presented. The dependence of reverse microemulsion electrical conductivity and optical density on the phase relation has been indicated. Based on these results some assumptions of the ongoing structural changes in the microemulsions have been made. Thermodynamic calculation describing boundary formation of cobalt(II) sulfide precipitate in aqueous solution depending on pH has been carried out, the competing hydrolysis reactions have been estimated. Ключевые слова: обратная микроэмульсия, сульфид кобальта Key words: reverse microemulsion, cobalt sulfide 1. Введение Наноразмерный сульфид кобальта(П) является перспективным материалом для производства передовых электронных систем, солнечных батарей, магнитных носителей информации, анодов для литий ионных батарей, температурных сенсоров, ИК-детекторов, а также может использоваться в качестве катализаторов для реакций гидродесульфуризации и дегидродеароматизации (Ariponnammal, Srinivasan, 2013). Классический синтез наночастиц заключается в конденсации продукта химической реакции, проводимой в водном растворе. Как правило, таким методом получают слишком крупные и полидисперсные частицы неправильной формы. Одним из способов получения одинаковых по размеру наночастиц неорганических солей является проведение синтеза в обратных микроэмульсиях. Обратная микроэмульсия (МЭ) представляет собой термодинамически стабильную микрогетерогенную систему, состоящую из обратных мицелл (наноразмерных капель воды, покрытых слоем поверхностно активных веществ (ПАВ) в неполярной жидкости) с диаметром капель 10-100 нм (Сумм, 2000; Мицеллообразование... , 1980). МЭ получают путем смешивания воды и неполярной жидкости в присутствии ПАВ и со-ПАВ (спирты со средней длиной углеводородного радикала). Первые работы по синтезу в микроэмульсиях относятся к середине 70-х гг. XX в. (Товстун, Разумов, 2011). Идея применения обратных микроэмульсий для синтеза наночастиц сульфидов металлов основана на предположении о том, что их размер ограничен размером водного пула, который можно варьировать путем изменения концентрации воды, ПАВ и со-ПАВ. Радиус водного пула растет с увеличением доли воды к концентрации ПАВ. Имеющиеся обзоры (Lopez-Quintela, 2003; Eriksson et al., 2004; Holmberg, 2004; Uskokovic, Drofenik, 2005) по методам получения наночастиц не содержат моделей, описывающих их рост в обратных микроэмульсиях. Нет четкого ответа на вопрос о том, ограничен ли рост неорганической наноструктуры оболочкой обратной мицеллы (размером пула). Закономерности синтеза сульфидов цветных металлов в микроэмульсиях изучены несистемно. Отсутствуют фундаментальные принципы построения микроэмульсий с целью проведения наносинтеза неорганических солей цветных металлов. 156