Инд. авторы:	Богданов Д.Г., Плотников В.А., Макаров С.В., Богданов А.С., Чепуров А.А
Заглавие:	Десорбция примесей детонационного наноалмаза в ходе синтеза интерметаллических соединений системы ni-al
Библ. ссылка:	Богданов Д.Г., Плотников В.А., Макаров С.В., Богданов А.С., Чепуров А.А Десорбция примесей детонационного наноалмаза в ходе синтеза интерметаллических соединений системы ni-al // Известия вузов. Серия: Химия и химическая технология. - 2019. - Т.62. - № 12. - С.25-32. - ISSN 0579-2991. - EISSN 2500-3070.
Внешние системы:	DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.6021; РИНЦ: 41850150;
Реферат:	rus: В работе представлены результаты целенаправленного воздействия на примесную подсистему детонационных наноалмазов (ДНА) (ФНПЦ «Алтай») активными металлами и смесями металлов никеля и алюминия. Исследовались образцы, изготовленные из трех различных металлоалмазных смесей: 1) 70 wt % ДНА и 30 wt % Al, 2) 50 wt % ДНА и 50 wt % смеси никеля и алюминия в стехиометрии NiAl, 3) 70 wt % ДНА и 30 wt % смеси никеля и алюминия в стехиометрии Ni3Al. Нагрев образцов наноалмазов в вакуумном объеме (ВУП-5) сопровождается термодесорбцией летучих соединений. Использование методов дифференциальной сканирующей калориметрии и масс-спектрометрии (ДСК - на STA 409 PC Luxx NETZSCH, МС - на QMS 403 D Aeolos NETZSCH) позволило исследовать кинетику десорбции и молекулярный состав летучих соединений, выделяющихся при нагревании наноалмазов. Отжиг шихты с алюминием сопровождается скачкообразным изменением массы образца в ходе нагрева, в то время как нагрев смесей наноалмаза с никелем и алюминием сопровождается практически монотонным уменьшением массы. Общая убыль массы при нагревании до 950 °С может достигать 20%. В спектре выделяющихся при нагревании веществ обнаружены такие соединения как: H2O (до 200 °С), O2 (до 60 °С), H2S (до 700 °С), CO2 (до 600 °С), SO2 (до 450 °С), N2 (до 60 °С). Эндо- и экзо- эффекты, наблюдаемые при отжиге металлоалмазных смесей в области высоких температур, свидетельствуют о протекании химических реакций между металлами и компонентами примесей детонационных наноалмазов, приводящих к более глубокой очистке наночастиц. Процесс очистки наиболее активно протекает при отжиге металлоалмазной шихты, содержащей Ni и Al в стехиометрии Ni3Al. eng: He results of modification of the impurity subsystem of detonation nanodiamonds (DND) (from the “Altai” Federal Research and Production Center (Biysk)) with active metals and mixtures of nickel and aluminum metals are presented. Samples made from three different metal-diamond mixtures were investigated: 1) 70 wt % of DND and 30 wt % of Al, 2) 50 wt % of DND and 50 wt % of mixture of nickel and aluminum in NiAl stoichiometry, 3) 70 wt % of DND and 30 wt % of mixture of nickel and aluminum in Ni3Al stoichiometry. The heating of samples of nanodiamonds in a vacuum volume (VUP-5) is accompanied by thermal desorption of volatile compounds. Analysis of the samples using differential scanning calorimetry and mass-spectrometry (DSC - on STA 409 PC Luxx NETZSCH, MS - on QMS 403 D Aeolos NETZSCH) allowed us to study the kinetics of desorption and the molecular composition of volatile compounds desorbed by heating nanodiamonds. Annealing of the charge with aluminum is accompanied by a nonmonotonic change in the weight of the sample during heating. Heating mixtures of nanodiamond with nickel and aluminum is accompanied by an almost monotonic decrease in weight. Weight loss at up to 950 °C annealing can reach 20%. When samples are heated to 950 °C, H2O (up to 200 °С), O2 (up to 60 °С), H2S (up to 700 °С), CO2 (up to 600 °С), SO2 (up to 450 °С), N2 (up to 60 °С) evaporate from the surface of the samples. Endo- and exo-effects indicate the occurrence of chemical reactions between impurities and metals. The cleaning process most actively takes place during the annealing of the metal-diamond mixture containing Ni and Al in Ni3Al stoichiometry.
Ключевые слова:	impurity atoms; impurity subsystem; detonation nanodiamond; масс-спектроскопия десорбированных веществ; примесные атомы; примесная подсистема; детонационный наноалмаз; mass-spectroscopy of the desorption particles;
Издано:	2019
Физ. характеристика:	с.25-32
Цитирование:	1. Danilenko V.V. On the history of the discovery of nanodiamond synthesis. Phys. Solid State. 2004. V. 46. P. 595-599. 2. Dolmatov V.Yu. On elemental composition and crystal-chemical parameters of detonation nanodiamonds. J. Superhard Mat. 2009. V. 31. P. 158-164. 3. Volkov D.S., Proskurnin M.A., Korobova M.V. Elemental analysis of nanodiamonds by inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy. Carbon. 2014. V. 74. P. 1-13. 4. Плотников В.А., Демьянов Б.Ф., Макаров С.В., Богданов Д.Г. Примесная подсистема детонационного наноалмаза. Фундаментал. пробл. современ. материаловед. 2013. Т. 10. № 4. С. 487-492. 5. Chi-Chin Wu, Gottfried J.L., Pesce-Rodriguez R.A. On the structure and impurities of a nominally homologous set of detonation nanodiamonds. Diamond Relat. Mat. 2017. V. 76. P. 157-170. 6. Паркаева С.А., Белякова Л.Д., Ларионов О.Г. Адсорбционные свойства модифицированных порошков детонационного наноалмаза по данным газовой хроматографии. Сорбцион. и хроматограф. проц. 2010. Т. 10. Вып. 2. С. 283-292. 7. Mitev D.P., Townsend A.T., Paull B., Nesterenko P.N. Screening of elemental impurities in commercial detonation nanodiamond using sector field inductively coupled plasma-mass spectrometry. J. Mater. Sci. 2014. V. 49. P. 3573-3591. 8. Плотников В.А., Богданов Д.Г., Макаров С.В., Богданов А.С. Сорбционные и десорбционные свойства детонационного наноалмаза. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 27-32. DOI: 10.6060/tcct.2017609.1у. 9. Mitev D.P., Townsend A.T., Paull B., Nesterenko P.N. Microwave-assisted purification of detonation nanodiamonds. Diamond Relat. Mat. 2014. V. 48. P. 37-46. 10. Витязь П.А., Жорник В.И. Наноалмазы детонационного синтеза: получение и применение. Минск: Беларус. навука. 2013. 382 с. 11. Mona J., Tu J.-S., Kang T.-Y., Cheng-Yen Tsai, Perevedentseva E., Cheng C.-L. Surface modification of nanodiamond: Photoluminescence and Raman Studies. Diamond Relat. Mat. 2012. V. 24. P. 134-138. 12. Senyut V.T., Mosunov E.I. Physical-mechanical properties of nanocrystalline materials based on ultrafine-dispersed diamonds. Phys. Solid State. 2004. V. 46. P. 767-769. 13. Plotnikov V.A., Dem'yanov B.F., Makarov S.V. Effects of aluminum on the interaction of detonation diamond nanocrystals during high-temperature annealing. Techn. Phys. Lett. 2009. V. 35. P. 473-475. 14. Woo D.J., Heer F.C., Brewer L.N., Hooper J.P., Osswald S. Synthesis of nanodiamond-reinforced aluminum metal matrix composites using cold-spray deposition. Carbon. 2015. V. 86. P. 15-25. 15. Kaftelen H., Öveçoğlu M.L. Microstructural characterization and wear properties of ultra-dispersed nanodiamond (UDD) reinforced Al matrix composites fabricated by ball-milling and sintering. J. Comp. Mat. 2012. V. 46. P. 1521-1534. 16. Khina B.B., Formanek B. Modeling heterogeneous interaction during SHS in the Ni-Al System: A phase-formation-mechanism map. Int. J. Self-Propagating High-Temp. Synth. 2007. V. 16. P. 51-61. 17. Lapshin O.V., Ovcharenko V.E., Boyangin E.N. Thermokinetic and thermal-physics parameters of high-temperature synthesis of intermetallide Ni3Al by thermal shock of a powder mixture of pure elements. Combust. Explos. Shock Wav. 2002. V. 38. P. 430-434. 18. Plotnikov V.A., Dem'yanov B.F., Makarov S.V. Effects of the Synthesis of intermetallic compounds on the growth and consolidation of detonation diamond nanocrystals. Techn. Phys. Lett. 2009. V. 35. P. 933-936. 19. Никольская И.В., Путятин А.А., Калашников Я.А. Синтез алмазов в присутствии интерметаллических соединений. Алмазы и сверхтверд. мат-лы. 1983. № 10. С. 2-4. 20. Davidenko V.M., Kidalov S.V., Shakhov F.M. Fullerenes as a co-catalyst for high pressure-high temperature synthesis of diamonds. Diamond Relat. Mat. 2004. V. 13. P. 2203-2206. 21. Лямкин А.И., Петров Е.А., Ершов А.П., Сакович Г.В., Ставер А.М., Титов В.М. Получение алмазов из взрывчатых веществ. ДАН СССР. 1988. Т. 302. № 3. С. 611-613.