<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">blackmet</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Izvestiya. Ferrous Metallurgy</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0368-0797</issn><issn pub-type="epub">2410-2091</issn><publisher><publisher-name>National University of Science and Technology "MISIS"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">blackmet-1119</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Исследование влияния электромагнитного поля и энерго-механической обработки на процесс получения наноразмерных порошков металлического кобальта восстановлением водородом</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title></trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-2520-8425</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Нгуен</surname><given-names>Ван Минь</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Аспирант каф. Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4). Тел.: (929) 529-29-57.</p><p>E-mail: chinhnhan88@gmail.com.</p></bio><email xlink:type="simple">chinhnhan88@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Конюхов</surname><given-names>Юрий Владимирович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Канд. техн. наук, доцент, каф. Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС». Область научных интересов: Разработка технологии получения нанопорошков металлов с заданными свойствами.</p><p>Тел.: (916) 344-35-36. E-mail: martensit@mail.ru.</p></bio><email xlink:type="simple">martensit@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Рыжонков</surname><given-names>Дмитрий Иванович</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Докт. техн. наук, член-корреспондент РАЕН РФ, профессор-консультант каф. Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС». Область научных интересов: Физикохимия и технология получения наноматериалов, кинетика восстановительных процессов. Тел.: (915) 167-44-71. E-mail: diryzhonkov@mail.ru.</p></bio><email xlink:type="simple">diryzhonkov@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff xml:lang="ru" id="aff-1"><institution>Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва</institution><country>Russian Federation</country></aff><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>06</day><month>02</month><year>2017</year></pub-date><volume>61</volume><issue>2</issue><elocation-id>1119</elocation-id><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Нгуен В., Конюхов Ю.В., Рыжонков Д.И., 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Нгуен В., Конюхов Ю.В., Рыжонков Д.И.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Нгуен В., Конюхов Ю.В., Рыжонков Д.И.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1119">https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1119</self-uri><abstract><p>Нанопорошки (НП) на основе кобальта имеют значительные перспективы использования в различных областях науки, техники, промышленности и в медицине. В данной работе была исследована кинетика процессов получения нанопорошков металлического кобальта водородным восстановлением из оксидного материала в электромагнитном поле и при энерго-механической обработке (ЭМО) в вихревом слое ферромагнитных частиц, вращающихся под действием этого поля. НП оксида кобальта Co3O4 получали путем термического разложения синтезированного химическим осаждением гидроксидного соединения Co(OH)2 из 10 %-ных водных растворов соли нитрата Co(NO3)2 и едкого натра NaOH при установленных условиях pH = 9, t = 20 °С. Восстановление образцов НП Co3O4 для получения наноразмерных частиц Co проводили на установке модифицированного аппарата вихревого слоя (АВС) модели УАП-3 с встроенными внутри камеры нагревательной печью и проточным реактором. Амплитудное значение индукции поля внутри реактора составляет 0,16 Тл. Выбор экспериментальных температур восстановления образцов выполняли на основе результата термогравиметрического (ТГ) анализа исходного образца гидроксида кобальта. Кинетические параметры процессов водородного восстановления в условиях линейного нагрева и в изотермии рассчитаны с помощью моделей Фримена-Кэрола и Мак Кэвана, соответственно. Обнаружено снижение скорости получения нанопорошков Co в электромагнитном поле (до 14 % при 250 ºС) вследствие затруднения способности адсорбции атомов водорода на поверхности образованных металлических наночастиц. Установлено, что ЭМО в вихревом слое приводит к повышению скорости  процесса в 4-5 раз благодаря эффекта механоактивации материала. С использованием методов термогравиметрии, рентгеновской дифрактометрии, электронной микроскопии и измерения удельной поверхности по низкотемпературной адсорбции азота были изучены свойства исходного материала и полученных продуктов. Показано, что при восстановлении образцов в электромагнитном поле формируются более мелкодисперсных наночастиц Co, чем в случае без поля. ЭМО в вихревом слое приводит к агрегированию восстановленных металлических наночастиц и образованию гранул микронного размера.</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>нанопорошок кобальта</kwd><kwd>кинетика восстановления</kwd><kwd>аппарат вихревого слоя</kwd><kwd>электромагнитное поле</kwd><kwd>энерго-механическая обработка</kwd><kwd>константа скорости</kwd><kwd>термогравиметрический анализ</kwd><kwd>средний размер частиц</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Thanha N.T.K., Green L.A.W. Functionalisation of nanoparticles for biomedical applications // Nano Today. 2015. Vol. 119. P. 503 - 516.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Thanha N.T.K., Green L.A.W. Functionalisation of nanoparticles for biomedical applications // Nano Today. 2015. Vol. 119. P. 503 - 516.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Scherer C., Figueiredo N.A.M. Ferrofluids: properties and applications // Brazilian Journal of Physics. 2005. Vol. 35. No 3A. P. 718 - 727.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Scherer C., Figueiredo N.A.M. Ferrofluids: properties and applications // Brazilian Journal of Physics. 2005. Vol. 35. No 3A. P. 718 - 727.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">H. Cuizhu, Q. Song, W. Xinzhen, L. Jiurong, et al. Facile synthesis of hollow porous cobalt spheres and their enhanced electromagnetic properties // Journal of Materials Chemistry. 2012. Vol. 22. P. 22160 - 22166.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">H. Cuizhu, Q. Song, W. Xinzhen, L. Jiurong, et al. Facile synthesis of hollow porous cobalt spheres and their enhanced electromagnetic properties // Journal of Materials Chemistry. 2012. Vol. 22. P. 22160 - 22166.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">F. Dumestre, B. Chaudret, C. Amiens, M.C. Fromen, M.J. Casanove, P. Renaud, P. Zurcher Shape control of chermo-dynamically stable cobalt nanorods through organometallic chemistry // Angewandte Chemie. 2002. Vol. 114. P. 4462 - 4465.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">F. Dumestre, B. Chaudret, C. Amiens, M.C. Fromen, M.J. Casanove, P. Renaud, P. Zurcher Shape control of chermo-dynamically stable cobalt nanorods through organometallic chemistry // Angewandte Chemie. 2002. Vol. 114. P. 4462 - 4465.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рыжонков Д.И., Левина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы: учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 365 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Рыжонков Д.И., Левина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы: учебное пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 365 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ashkan Zolriasatein, Ali Shokuhfar. Size effect on the melting temperature depression of Al12Mg17 complex metallic alloy nanoparticles prepared by planetary ball milling // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2015. Vol. 74. P. 101 - 107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ashkan Zolriasatein, Ali Shokuhfar. Size effect on the melting temperature depression of Al12Mg17 complex metallic alloy nanoparticles prepared by planetary ball milling // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2015. Vol. 74. P. 101 - 107.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Jingwei Xie, Jiang Jiang, Pooya Davoodi, et al. Electrohydrodynamic atomization: A two-decade effort to produce and process micro-/nanoparticulate materials // Chemical Engineering Science. 2015. Vol. 125. P. 32 - 57.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Jingwei Xie, Jiang Jiang, Pooya Davoodi, et al. Electrohydrodynamic atomization: A two-decade effort to produce and process micro-/nanoparticulate materials // Chemical Engineering Science. 2015. Vol. 125. P. 32 - 57.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nilesh S.K., Atul K.T., Ashok B.N., et al. Understanding the crystalline phase formation in Fe single bond Ni and Al single bond Ni binary alloy-nanoparticles produced by thermal plasma assisted gas phase condensation method // Materials &amp; Design. 2016. Vol. 112. P. 495 - 504.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nilesh S.K., Atul K.T., Ashok B.N., et al. Understanding the crystalline phase formation in Fe single bond Ni and Al single bond Ni binary alloy-nanoparticles produced by thermal plasma assisted gas phase condensation method // Materials &amp; Design. 2016. Vol. 112. P. 495 - 504.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Оглезнева С.А., Порталов М.Н. Синтез нанопорошков железа и никеля химико-металлургическим методом // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. № 4 (4). С. 1095 - 1097.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Оглезнева С.А., Порталов М.Н. Синтез нанопорошков железа и никеля химико-металлургическим методом // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13. № 4 (4). С. 1095 - 1097.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Fikret Yılmaz, Dong-Jin Lee, Joon-Woo Song, et al. Fabrication of cobalt nano-particles by pulsed wire evaporation method in nitrogen atmosphere // Powder Technology. 2013. Vol. 235. P. 1047 - 1052.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fikret Yılmaz, Dong-Jin Lee, Joon-Woo Song, et al. Fabrication of cobalt nano-particles by pulsed wire evaporation method in nitrogen atmosphere // Powder Technology. 2013. Vol. 235. P. 1047 - 1052.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рыжонков Д.И., Арсентьев П.П. и др. Теория металлургических процессов. Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1989. – 392 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Рыжонков Д.И., Арсентьев П.П. и др. Теория металлургических процессов. Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1989. – 392 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. Киев: Техника, 1976. – 144 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем. Киев: Техника, 1976. – 144 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рыжонков Д.И., Костырев С.Б., Горчаков Ю.А. Применение АВС для металлизации никеля и меди // Разработка и внедрение вихревых электромагнитных аппаратов для интенсификации технологических процессов: Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. (Тамбов, 1989 г.). – Тамбов, 1989. С. 65 - 67.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Рыжонков Д.И., Костырев С.Б., Горчаков Ю.А. Применение АВС для металлизации никеля и меди // Разработка и внедрение вихревых электромагнитных аппаратов для интенсификации технологических процессов: Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. (Тамбов, 1989 г.). – Тамбов, 1989. С. 65 - 67.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Freeman E.S., Carroll B. The application of thermoanalytical techniques to reaction kinetics: The thermogravimetric evaluation of the kinetics of the decomposition of calcium oxalate monohydrate // The Journal of Physical Chemistry. 1958. Vol. 62. P. 394 - 397.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Freeman E.S., Carroll B. The application of thermoanalytical techniques to reaction kinetics: The thermogravimetric evaluation of the kinetics of the decomposition of calcium oxalate monohydrate // The Journal of Physical Chemistry. 1958. Vol. 62. P. 394 - 397.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Brown M., Dollimore D., Galwey A. Reactions in the solid state. – Amsterdam: Elsevier scientific publishing company, 1980. – 339 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Brown M., Dollimore D., Galwey A. Reactions in the solid state. – Amsterdam: Elsevier scientific publishing company, 1980. – 339 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">McKewan W.M. Kinetics of Iron Oxide Reduction // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1960. Vol. 218. P. 2 - 6.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">McKewan W.M. Kinetics of Iron Oxide Reduction // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1960. Vol. 218. P. 2 - 6.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Scherrer P., Gottingen N.G.W. Determination of the size and internal structure of colloidal particles using X-rays // Journal of Mathematical Physics KI. 1918. Vol. 2. P. 96 - 100.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Scherrer P., Gottingen N.G.W. Determination of the size and internal structure of colloidal particles using X-rays // Journal of Mathematical Physics KI. 1918. Vol. 2. P. 96 - 100.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Андреев Д.В. Исследование влияния сверхпроводящего состояния ВТСП-оксидов на низкотемпературную адсорбцию простых газов: Диссертация канд. хим. наук. – Новосибирск: IK SO RAN, 2000. – 145 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Андреев Д.В. Исследование влияния сверхпроводящего состояния ВТСП-оксидов на низкотемпературную адсорбцию простых газов: Диссертация канд. хим. наук. – Новосибирск: IK SO RAN, 2000. – 145 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wei-Dong Wu, Gang Liu, Sheng-Xiang Chen, Hua Zhang. Nanoferrofluid addition enhances ammonia/water bubble absorption in an external magnetic field // Energy and Buildings. 2013. Vol. 57. P. 268 - 277.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wei-Dong Wu, Gang Liu, Sheng-Xiang Chen, Hua Zhang. Nanoferrofluid addition enhances ammonia/water bubble absorption in an external magnetic field // Energy and Buildings. 2013. Vol. 57. P. 268 - 277.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chernavskii P.A., Zaikovskii V.I., Pankina G.V., Perov N.S., Turakulova A.O. The effect of a magnetic field on the thermal destruction of cobalt formate // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2009. Vol. 83. No 3. С. 499 - 502.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chernavskii P.A., Zaikovskii V.I., Pankina G.V., Perov N.S., Turakulova A.O. The effect of a magnetic field on the thermal destruction of cobalt formate // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2009. Vol. 83. No 3. С. 499 - 502.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
