Синтез и свойства наноструктур на основе слоистых двойных гидроксидов

Как правило, это значение не превышает 0 нм, и в настоящее время большинство исследователей используют его как границу максимального размера наночастиц 2, . Эта величина является чисто условной и необходима только для формальной классификации. Частицы более крупного размера вплоть до нескольких микрометров называют ультрадиспсрсными или супердиспсрсными. Обычно различают два типа наиочастиц частицы упорядоченного строения, имеющие, как правило, до атомов и размер нм, называемые кластерами или нанокристаллами, и собственно наночастицы с диаметром нм, состоящие из ЮЮ6 атомов . Однако последнее определение будет верно лишь для изотропных сферических наночастиц. Так, нитевидные и пластинчатые частицы могут содержать гораздо большее число атомов и иметь один или два линейных размера, превышающих пороговое значение, но их свойства остаются характерными для вещества в нанокристаллическом состоянии. На основании отношения линейных размеров наночастиц друг к другу их подразделяют на одно, дву и трехмерные соответственно И, и ЗИ наиочастицы . Однако в последнее время считается более правильным разделять геометрическую размерность наночастиц и их физическую размерность, которая определяется не по линейным размерам, а по зависимости тех или иных физических характеристик от числа значимых пространственных размеров . Необходимо отметить, что если наночастица имеет сложную форму и строение, то характеристическим размером будет уже не ее линейный размер, а размер ее структурного элемента. В этом случае частицы, как правило, называют наноструктурами, причем их линейные размеры могут значительно превышать величину в 0 нм. В зависимости от того, какую преимущественную анизогронию имеют структурные элементы наноструктур, их так же подразделяют на одно, дву и трехмерные. Как уже отмечалось, наиболее важной отличительной особенностью наносистем является проявление в них эффектов размерного квантования. С классической точки зрения, по мере уменьшения размеров частиц в системе должно происходить лишь увеличение удельной поверхности, в то время как свойства объемной фазы остаются неизменными . При этом влияние размеров частиц на термодинамику системы учитывается введением в выражение для свободной энергии члена , где 5 величина поверхности, у коэффициент поверхностного натяжения, независящий от размера. Согласно уравнению Томпсона , по мере уменьшения размеров частиц происходит увеличение равновесного давления пара и растворимости, изменяются температуры плавления и других фазовых переходов. В то же время, ряд экстенсивных характеристик системы, связанных с протеканием процессов на поверхности предельная адсорбция, каталитическая активность и т. Значение величины удельной поверхности частиц резко возрастает по мере приближения их размера к атомарному, что связано со значительным увеличением числа атомов, составляющих поверхность частиц рис 2. Рис. Отношение числа атомов, составляющих объем и поверхность сферических частиц, в зависимости от размера частиц. С другой стороны, многие свойства материалов магнитные, оптические, электрические и т. В этом случае свойства вещества не могут быть объяснены только увеличением удельной поверхности и ростом числа поверхностных атомов без учета квантоворазмерных эффектов. Примерами могут служить образование квантовых точек в случае, если размеры частиц полупроводника становятся соизмеримы с ДеЬройлевской длиной волны электрона изменение ширины запрещенной зоны за счет локализации экситонов переход ферромагнитных материалов в суперпарамагнитное состояние . Однако иногда размерный эффект проявляется даже в таких свойствах вещества, как его каталитическая активность или реакционная способность, где активность обычно считается пропорциональной удельной поверхности с уменьшением размера частиц может наблюдаться как резкое увеличение, так и уменьшение удельной активности, т. Причем, как правило, этот эффект особенно ярко выражен для нанокластеров, т. Многие другие свойства вещества так же претерпевают наибольшие изменения при уменьшении размеров частиц ниже 5 нм 4. Кроме того, для нанокластеров наблюдается немонотонная зависимость их свойств от величины кластера, т.