АУПТ. Системы пожаротушения.
Автоматическая установка пожаротушения (АУПТ) — установка пожаротушения, автоматически срабатывающая при превышении пороговых значений в зоне охвата.
Установка пожаротушения — совокупность стационарных технических средств для тушения пожара выпуском огнетушащего вещества.
Системы водяного пожаротушения наиболее часто применяются для ликвидации пожаров поверхностным способом на различных объектах: складах, объектах торговли, в гостиницах и др. Неоспоримым преимуществом таких систем является экологичность.
Одним из наиболее эффективных методов ликвидации пожаров остаётся тушение водой. По сравнению с другими методами: порошковым, аэрозольным или газовым пожаротушением, — вода является наиболее безопасным, надёжным и дешёвым огнетушащим составом. В настоящее время водой тушатся до 90% всех пожаров.
Тем не менее, традиционные установки водяного пожаротушения (спринклерные и дренчерные) не лишены ряда существенных недостатков:
большие расходы воды на тушение (более 0,08 л/с на кв.м)
возможность нанесения дополнительного ущерба за счет залива водой помещений и материальных ценностей
необходимость строительства капитальных инженерных сооружений (насосные и дренажные станции, резервуары для хранения резервного запаса воды, дренажные сооружения)
необходимость обеспечения электроснабжения большой мощности по I категории надёжности
сложный регламент и большие затраты на техническое обслуживание установок пожаротушения
Этих недостатков лишена технология пожаротушения тонкораспылённой водой, основанная на ликвидации возгорания каплями воды с эффективным диаметром не более 100 мкм.
В традиционных системах водяного пожаротушения диаметр капель, которые попадают на очаг возгорания, составляет порядка 0,4…2,0 мм. Это приводит к тому, что около 30% воды идёт, собственно, на тушение огня, а остальная часть проливается и в процессе тушения никак не участвует. Однако при уменьшении размеров водяной капли менее 100 мкм механизм тушения огня существенно меняется. Обладая высокой проникающей и охлаждающей способностью тонкораспылённая вода (водяной туман) позволяет надёжно тушить пожары при небольшом расходе огнетушащего вещества. Это позволяет без каких либо негативных последствий, тушить пожары в архивах, библиотеках и музеях, что подтверждено специальными испытаниями. Как показывает практика, тонкораспылённая вода эффективно поглощает твёрдые частицы дыма. Имеются данные по успешному использованию тонкораспылённой воды при тушении электроустановок под напряжением 35 кВ без аварийных последствий.
Спринклерная система пожаротушения — это система трубопроводов, постоянно заполненная огнетушащим составом, снабженная специальными насадками, спринклерами, легкоплавная насадка которых, вскрываясь при начальной стадии возгорания, обеспечивает подачу огнетушащего состава на очаг возгорания.
При пожаре спринклерные установки приступают к тушению независимо от того, находятся ли в помещениях люди или они там отсутствуют. Конструктивно установки пожаротушения представляют собой смонтированную под перекрытиями торгового зала, офисных помещений ресторана, а также складских и вспомогательных помещений сеть труб со спринклерами, вскрывающимися при повышении температуры. Если площадь велика, то спринклерная сеть разделяется на отдельные секции, причем каждая сеть обслуживается отдельным контрольно-сигнальным клапаном.
Отапливаемые помещения оборудуют водяными спринклерными системами пожаротушения, трубопроводы которых всегда заполнены водой. После вскрытия того или иного числа спринклеров вода в виде раздробленных струй подается к очагу возгорания. В течение первых минут пожара вода течет от автоматического водопитателя, а затем контрольно-сигнальный клапан включает пожарные насосы, обеспечивающие подачу расчетного количества воды, необходимого для ликвидации пожара.
Дренчерная система представляет собой систему автоматического водяного пожаротушения предназначенную для особо пожароопасных объектов.
Система строится следующим образом:
подводящий трубопровод (трубопровод насосной станции) заполнен водой или водным раствором, все остальные трубопроводы не заполнены (воздух)
В системе устанавливаются дренчерные оросители (открытые, без теплового элемента) и дренчерные клапана моделей DV-1, DV-5 и AVD502A, AVD651D, AVD755A
Cистема приводится в действие от одной или нескольких (двойная блокировка) пусковых систем:
от мокрой спринклерной системы (мокрый пуск)
от сухой спринклерной системы (сухой пуск)
от системы пожарной сигнализации (электропуск)
Данные системы как правило применяются для защиты особо пожаро- и взрывоопасных объектов, на которых огонь распространяется с высокой скоростью. Как правило это помещения или целые объекты по производству или хранению легковоспламеняющихся материалов, окрасочные камеры, гидростанции или атомные станции, другие спецобъекты.
Так же дренчерные системы применяются в качестве дренчерных завес, которые обеспечивают отсечение «стеной огнетушащего вещества» (например воды), помещения где возникло возгорание от других помещений здания. Примеры: дверные или иные проемы в помещениях автостоянок и предприятий, атриумы торговых, административных, гостиничных или иных комплексов и т.д.
Системы порошкового пожаротушения предназначены для автоматического обнаружения пожара, передачи сообщения о пожаре дежурному персоналу, автоматической локализации и тушения пожара. Принцип действия — подача в зону горения мелкодисперсного порошкового состава.
Способы тушения:
В соответствии с нормативными документами пожарной безопасности автоматические установки порошкового пожаротушения устанавливаются в общественных, административных, производственных и складских зданиях, технологических установках, электроустановках. Порошковый состав оказывает минимальное воздействие на защищаемые изделия, материалы, оборудование.
Возможно совмещение установок порошкового пожаротушения с комплексными системами безопасности объекта, технологическим оборудованием, установками оповещения о пожаре, системами дымоудаления, вентиляции.
По способу управления установки порошкового пожаротушения подразделяются на:
автоматические установки порошкового пожаротушения — обнаружение пожара осуществляется путем подачи сигнала от автоматической пожарной сигнализации с последующим поступлением сигнала на запуск АУППТ
установки порошкового пожаротушения с ручным запуском (местный, дистанционный) — подача сигнала на запуск автоматической установки порошкового пожаротушения осуществляется вручную из помещения пожарного поста, станции пожаротушения, защищаемых помещений
автономные установки — функции обнаружения пожара и выдачи порошкового состава осуществляются независимо от внешних источников питания и управления
По способу хранения огнетушащего вещества установки порошкового пожаротушения подразделяются на:
установки порошкового пожаротушения модульного типа — функции хранения и подачи огнетушащего порошкового состава к очагу возгорания выполняют модули порошкового пожаротушения, расположенные непосредственно в защищаемых помещениях
установки порошкового пожаротушения с централизованным хранением (хранение порошкового состава осуществляется централизованно), а его распределение и подача к очагу возгорания осуществляется по распределительным трубопроводам, проложенным в защищаемых помещения
Системы газового пожаротушения предназначены для обнаружения возгорания на всей контролируемой площади помещений, подачи огнетушащего газа и оповещения о пожаре. Установки газового пожаротушения способны потушить пожар в любой точке объема защищаемого помещения. Газовое пожаротушение, в отличие от водяного, аэрозольного, пенного и порошкового, не вызывает коррозии защищаемого оборудования, а последствия его применения легко устранимы путем простого проветривания. При этом, в отличие от остальных систем, установки газового пожаротушения не замерзают и не боятся жары. Они работают в интервале температур: от -40° до +50°C. Системы газового пожаротушения могут использоваться для ликвидации пожаров и возгорания электрооборудования, находящегося под напряжением.
Сферы применения:
Помещения с компьютерами
Склады
Коммутационное и телевизионное оборудование
Технологическое оборудование
Все зоны с чувствительным или незаменимым электронным оборудованием
Газоперекачивающие станции, дизель-генераторные
Защита культурных ценностей
Морские суда
Нефтеналивные комплексы Помещения, насыщенные электрической проводкой
Помещения с дорогостоящим оборудованием
Помещения со взрывоопасной средой
Хранилища денежных средств, архивы, библиотеки
Основные преимущества модулей газового пожаротушения:
тушение происходит по всему объему помещения
не разрушает озоновый слой
не содержит токсических компонентов
термически не разлагается, не образует коррозионных и ядовитых продуктов при контакте с огнем
применение газа полностью безопасно для чувствительного электронного оборудования, культурных и исторических ценностей, архивов и т.д
тушение пожаров происходит за 10-30 секунд
не вызывает статического электричества при разгрузке
не вызывает значительных перепадов давления, поскольку хранится и разгружается в виде сухого газа
системы с газом способны обеспечивать независимую защиту сразу нескольких помещений от одной батареи баллонов, с использованием селекторных клапанов (есть установки, где защищается до 40 помещений от одной батареи)
баллоны с газом можно устанавливать на расстоянии до 150 метров от защищаемого помещения
недорогая заправка баллонов может осуществляться в любой точке мира, поскольку для этого не требуется специальное оборудование
Принцип действия установок газового пожаротушения основан на снижении концентрации кислорода за счет поступления в зону реакции негорючего газа. При этом в случае сжиженных газов, их выпуск из баллона сопровождается снижением температуры, что ведет к уменьшению температуры и в зоне реакции. Автоматические установки газового пожаротушения предназначены для создания защитной среды в определенном объеме. Тушение пожара осуществляется заполнением помещения расчетным количеством огнетушащего вещества. Применяется объемный или локально-объемный способ тушения.
Необходимо иметь ввиду, что хотя установки автоматического газового пожаротушения во многих случаях являются единственным средством противопожарной защиты, они все же оказываются малоэффективными для тушения материалов, способных гореть без доступа воздуха, подверженных самовозгоранию и (или) тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.), а также порошков металлов натрия, калия, магния, титана, гидридов металлов и пирофорных веществ.
Внутренний водопровод — система трубопроводов и устройств, обеспечивающая подачу воды к пожарным кранам и имеющая общее водоизмерительное устройство от сети водопровода населенного пункта или промышленного предприятия. Система внутреннего противопожарного водопровода включает: вводы в здания, разводящую сеть, стояки, насосные установки, запасные и регулирующие емкости, запорную и регулирующую арматуру.
краткий гид по системе автоматической противопожарной защиты.
Ваш коллега, партнер и старый друг, знакомый еще из института, на недавнем бизнес-ланче делился впечатлениями о проектировании систем пожарной безопасности в строящемся торгово-развлекательном центре. Вас особенно поразило, в какую кругленькую сумму обошлась прогнозируемая закупка оборудования не совсем понятного АППЗ.
Чтобы снять вопросы, давайте разберемся, что такое АППЗ, что в него входит и так ли необходима закупка дорогостоящего оборудования.
Обеспечение безопасности, в частности, пожарной – ключевая задача на этапе проектирования. На практике безопасность людей и материальных ценностей обеспечивают инженерно-технические средства. Они могут быть ручными и автоматическими. Автоматическая система противопожарной защиты (АППЗ) – наилучшее решение для обеспечения защиты, поскольку в случае возникновения опасности срабатывает автоматически, минимизируя человеческий фактор.
АППЗ собирается на основе расчета и оценки пожарных рисков, это позволяет учесть влияние факторов опасности и минимизировать затраты на закупку оборудования. Больше об услуге расчета пожарных рисков здесь.
Понятие АППЗ и ее компоненты
Проектирование АППЗ является важной частью разработки систем противопожарной защиты и пожарной безопасности.
Система автоматической противопожарной защиты (АППЗ) — это комплекс взаимосвязанных инженерно-технических средств, предназначенный для обеспечения пожарной безопасности зданий и помещений в автоматическом режиме.
Согласно нормам пожарной безопасности, современные здания и сооружения в обязательном порядке должны быть оборудованы системой АППЗ. В состав автоматизированной защиты от пожаров входят: ОПС — комплекс средств, формирующих управляющий сигнал для мониторинга и запуска оборудования;
- СОУЭ — звуковое оповещение и активация средств организации эвакуации;
- АУПТ — управление средствами пожаротушения;
- Системы противопожарных заслонов и завес —локализация очагов возгорания;
- Системы дымоудаления — обеспечение безопасных условий при эвакуации;
- Наружный и внутренний пожарный трубопровод — подача огнетушащих материалов к месту пожара.
ОПС (охранно-пожарная сигнализация)
Задача системы ОПС заключается в формировании сигнала тревоги в случае обнаружения признаков пожара. Сигнал подаётся на приёмно-контрольное оборудование, которое осуществляет управление всем комплексом защиты. Контроль пространства в помещениях осуществляется при помощи точечных пожарных извещателей (датчиков дыма и тепловых датчиков). В случае возникновения чрезвычайной ситуации возможна активация при помощи ручных извещателей (кнопки пожарной тревоги).
СОУЭ (система оповещения и управления эвакуацией)
Системы оповещения предназначены для информирования людей, находящихся в здании, о возникновении чрезвычайной ситуации. В качестве звукового оповещения воспроизводится однотональный сигнал или звук сирены.
Современные СОУЭ оснащаются оборудованием и громкоговорителями, позволяющими воспроизводить речевые сообщения в автоматическом или ручном режиме. Это даёт возможность корректно провести эвакуацию людей с объекта и, при необходимости, организовать громкую связь. Кроме звукового оповещения в состав системы входят световые средства информирования. Это указатели направления и информационные таблички «выход». Также системой может управляться аварийное освещение.
АУПТ (автоматическое управление пожаротушением)
При переходе системы защиты в режим «Пожар» АУПТ включает в работу активные средства тушения. В настоящее время применяются водяные, водно-пенные, порошковые и газовые установки. Они могут быть автономными и работать в автоматическом режиме или приводиться в действие сигналом с узла управления.
Водяные установки – экономное пожаротушение, безопасное для людей
Применяются в жилых зданиях, торговых комплексах и других общественных местах, предполагающих скопление людей. В качестве тушащего вещества используется вода или водно-пенный раствор. Достоинствами применения воды являются доступность и безвредность для людей. Недостатками —риск нанесения материального ущерба, влияние отрицательных температур и электропроводность.
Водно-пенные системы для тушения ГСМ и горючих жидкостей
Работа таких систем основана на способности пены блокировать доступ кислорода к зоне горения. При срабатывании системы пена распыляется через оросители и накрывает собой очаг возгорания. Водно-пенное пожаротушение эффективно при возгорании горюче смазочных материалов и легко воспламеняемых жидкостей.
Современные пенообразующие концентраты не наносят вреда здоровью людей. Получаемая пена легко убирается из помещений, химически нейтральна и не наносит ощутимого ущерба.
Порошковые системы безопасны при тушении электрооборудования и транспорта
Порошок из баллона рассеивается под давлением газа в виде плотного облака, блокирующего доступ кислорода. Возможно тушение твёрдых, жидких и газообразных веществ. Это позволяет справиться с возгоранием транспорта, технологических установок и электрооборудования, в том числе, находящегося под напряжением.
Порошковыми системами оснащаются комплексы для тушения пожаров в общественных, административных, производственных и складских зданиях.
Газовое пожаротушение – надежный и безопасный способ, снижающий материальные потери от пожара
Применяется для тушения электронного и компьютерного оборудования в закрытых помещениях. Результат достигается за счёт вытеснения кислорода газообразными веществами, препятствующими горению. В качестве таких веществ используется аргон, азот, аргонит, инерген и другие инертные газы и их смеси. Они не оказывают воздействия на людей, не электропроводны и их использование не причиняет материального ущерба.
Системы противопожарных заслонов и завес для локализации пожара
Противопожарная завеса (штора) представляет собой полотно, изготовленное из огнестойкого материала. Применяется для локализации пожара или защиты ещё не задымлённых и не охваченных огнём площадей внутри здания. Большие пространства разбиваются на противопожарные зоны, что обеспечивает защиту путей эвакуации. Системы заслонов и завес устанавливаются в зданиях с большим скоплением людей — торговых и развлекательных центрах, кинотеатрах, концертных залах, а также в больших производственных помещениях и складах.
Системы дымоудаления
Противодымные системы обеспечивают защиту людей от воздействия продуктов горения на маршрутах эвакуации и создают безопасные зоны внутри зданий. Для устранения задымлений и подачи чистого воздуха применяются приточно-вытяжные системы естественной и принудительной вентиляции.
В лестничные проёмы, предназначенные для эвакуации и шахты лифтов нагнетается воздух для поддержания избыточного давления. Это предотвращает заполнение дымом эвакуационных путей. В остальных помещениях используют вытяжные системы для удаления продуктов горения и снижения концентрации кислорода.
Пожарные трубопроводы
В состав систем противопожарной защиты входит сеть трубопроводов. Внутренние трубопроводы предназначены для распределения и подачи огнетушащих материалов в установки пожаротушения, пожарные щиты и непосредственно в помещения. Наружные сети применяются в основном для подачи воды к пожарным щитам и гидрантам снаружи зданий.
Как происходит управление АППЗ
Управление всеми элементами АППЗ осуществляется с помощью электронных модулей, соединённых между собой беспроводными или проводными слаботочными сетями. Контроль и мониторинг работы систем ведётся с центрального поста. Пост может быть рассчитан на работу в автоматическом режиме или дополняться средствами диспетчеризации и при необходимости управляться дежурным персоналом вручную.
Комплексы автоматической противопожарной защиты работают совместно с другими инженерными системами здания. Обязательна интеграция с системами контроля доступа (СКУД), системой охраны и видеонаблюдения. Для автоматического оповещения пожарных служб необходимо подключение к сетям связи.
При всей своей сложности АППЗ (Больше об услуге) достаточно эффективна и позволяет максимально защитить здание и людей от негативного воздействия пожара, снизить материальный ущерб и минимизировать потери от стихии.
Что такое АУПТ и её виды
На объектах жилого и промышленного назначения важно обеспечить должный уровень пожарной безопасности. Достигается это благодаря монтажу и настройке эффективной работы специального оборудования. Основную роль в обеспечении пожарной безопасности играют автоматические установки пожаротушения или АУПТ – комплекс устройств, подключаемый напрямую к системам охранных и пожарных сигнализаций.
Комплектующие систем пожаротушения выполняют следующие задачи:
- мониторят скачки температурного режима, следят за появлением задымления и очагов возгорания;
- активируют запуск световой и звуковой сигнализации, оповещающей о пожаре на объекте;
- помогают удерживать огонь от распространения на большие площади до приезда команды спасателей;
- координируют безопасную эвакуацию людей, находящихся в здании.
Рассмотрим детальнее, что такое АУПТ и по какому принципу работают эти установки.
Принцип работы АУПТ
Состоит автоматическая установка пожаротушения комплектуется специальным механическим и электронным оборудованием, универсальна, так как может использоваться для нейтрализации огня внутри помещений и тушения пожаров вне зданий. В работе АУПТ могут использоваться различные огнетушащие вещества, что позволяет тушить пожары любого класса.
Исходя из типа вещества для тушения классификация такая: порошковые, пенные, водяные, аэрозольные и газовые установки пожаротушения. В зависимости от особенностей конструкции и режима функционирования выделяют следующие виды автоматических установок пожаротушеня:
- модульные или агрегатные установки;
- системы для поверхностного, локального или объемного тушения;
- с автоматическим запуском или 2в1 – с автоматическим и дублирующим ручным запуском.
В случае обнаружения датчиками факторов, свидетельствующих о наличии возгорания на объекте, система активирует работу различных огнетушащих установок с целью ликвидации очага возгорания. Благодаря таким мерам удается погасить пожар на начальной стадии или не допустить распространения огня на большие площади.
Используя АУПТ, можно реализовать целый комплекс задач:
- устранение пожара на начальной стадии возгорания, защита от распространения огня на большие площади;
- автономное тушение огня на объекте сразу после его обнаружения в автоматическом режиме;
- удаление дыма из помещения;
- защита оборудования, техники и материальных ценностей от повреждений, а также персонала и рабочих от серьезных последствий.
Где применяются автоматические установки пожаротушения
Правильное функционирование установок для обнаружения очага возгорания и тушения пожара зависит от грамотности монтажа и исправности оборудования. Системы АУПТ востребованы во многих отраслях, в частности:
- ремонтные мастерские;
- офисные помещения;
- хранилища и архивы;
- подземные парковки и гаражи;
- производственные объекты;
- базы, склады, магазины;
- серверные и центры обработки информации.
Все виды автоматических установок пожаротушения отличаются доказанной эффективностью для тушения пожара на начальной стадии возгорания.
Специалисты компании АльфаТВ осуществляют подбор необходимых комплектующих, монтаж и ремонт установок автоматического пожаротушения любого типа. В случае неисправности будет проведена своевременная замена пожарной сигнализации и других элементов защиты помещения, команда мастеров выедет на объект в сжатые сроки и наладит работоспособность всей системы пожаротушения.
Услуги и решения ИЦ ТЕЛЕКОМ-СЕРВИС
-
Решения ЗАО НВП «Болид»
Газовые, порошковые и водяные УАПТ ЗАО НВП «Болид» применяются в составе ИСО «Орион» для быстрого тушения очагов возгорания на самых ранних стадиях.
В газовых установках применяется сжиженный или сжатый газ, находящийся в изолированных баллонах под давлением. В порошковых установках используется нетоксичный состав, безвредный для дыхания человека и животных.
Водяные АУПТ ЗАО НВП «Болид» применяются там, где газовое и порошковое пожаротушение будет малоэффективным: на открытых территориях, многоуровневых автостоянках, гаражах, автономных боксах. Вода, как огнетушащее вещество, не представляет опасности для здоровья человека и других живых существ, является самым дешевы способом тушения пожара.
Автоматическое пожаротушение Bosch Security создано на основе фирменных многолетних разработок и инновационных технологий пожаротушения.
Все устройства пожарной сигнализации Bosch Security, включая УАПТ отличаются высокой чувствительностью, быстрым обнаружением возгораний и минимумом ложных срабатываний. Компоненты пожаротушения Bosch Security поддерживают возможность «горячей замены» без отключения системы.-
НПП Пожтехника
НПП Пожтехника предлагает комплексное решение для защиты объектов от возгорания и тушения пожаров, в том числе методом автоматического газового пожаротушения. Как показывает практика производителя, использовать все защитные системы в комплексе это гораздо дешевле, чем устранять обнаруженные проблемы после первой же проверки или возгорания.
Производитель представлен на российском рынке с 2005 года, не работает по шаблону, предлагает заказчикам индивидуальный подход для обеспечения безопасности объектов при минимальных временных и финансовых затратах.
Все решения НПП Пожтехника обслуживаются по действующей программе гарантийного и послегарантийного (эксплуатационного) обслуживания систем противопожарной безопасности.
Использовать системы автоматического пожаротушения НПП Пожтехника выгодно, потому что производитель всегда предлагает оборудование по удобной цене, идет навстречу, предлагает сотрудничество и помощь, действует через профессиональных системных интеграторов.
-
ОАО МГП Спецавтоматика
Одним из интересных вариантов использования импортного оборудования в системах пожаротушения производителя является применение линейного тепловых пожарных извещателей или термокабелей, способных определять место возгорания по всей длине с точностью до нескольких сантиметров. Благодаря этому решения ОАО МГП Спецавтоматика на базе термокабелей можно использовать в широком диапазоне температур, в загрязненных средах, где применение пожарных извещателей другого типа невозможно.
Функциональные зоны использования решений по защите от возгораний на основе линейного теплового пожарного извещателя (термокабеля) достаточно широки:
-
защита кабельных желобов — термокабель может крепиться горизонтально и вертикально вдоль кабельных туннелей
-
защита эскалаторов и транспортеров метро, промышленных предприятий — термокабель крепится по всей длине
-
защита ангаров — применение термокабеля намного дешевле и надежней других систем защиты
-
защита транспортных средств — термокабель можно проложить в агрегатном отсеке тепловоза, электровоза, подкапотном пространстве автомобиля, на морских и речных судах.
ОАО МГП Спецавтоматика успешно применило термокабель при проектировании систем защиты туннелей и коммуникаций третьего транспортного кольца Москвы и во многих других проектах.
Для малых объектов ОАО МГП Спецавтоматика предлагает экономичное решение — модули пожаротушения ГОТВ — СО2 и МПДУ 150-100-12, в которых объединены функции обнаружения и тушения пожара.Подобные модули удобны для защиты транспортных и производственных помещений, объектов связи, отдельных единиц технологического оборудования в составе окрасочных и сушильных камер, трансформаторов, масляных емкостей для закаливания, серверных комнат.
Системы газового пожаротушения INERGEN, ОАО МГП Спецавтоматика особенно эффективны при тушении пожаров в закрытых зонах, содержащих опасные вещества или оборудование, для которых особенно важна чистая, не проводящая электричество среда.
Автоматическое пожаротушение
Пожарная техника / Статьи / Автоматические установки пожаротушения
Автоматические установки пожаротушения – это средства пожарной автоматики, которые устанавливаются на объектах для обнаружения, локализации, тушения пожара, а также для защиты от опасных факторов пожара.
Автоматические установки пожаротушения устанавливаются на объектах согласно ГОСТ 50680 (водяное пожаротушение), ГОСТ 50800 (пенное пожаротушение), 50969 (газовое пожаротушение), а также 51091 (порошковое пожаротушение).
Помимо приведенных стандартов используются другие технологические нормы и требования, предъявляемые к каждому типу установок, а также к оборудованию и тушащим веществам.
Нужна автоматическая установка пожаротушения?
Компания «Пожарная техника» использует в своей работе порошковые, водяные, газовые и аэрозольные установки пожаротушения. Согласно нормам противопожарной безопасности, на большинстве объектов применяются водяное автоматическое пожаротушение, однако в некоторых случаях применяются и другие типы систем.
Порошковые автоматические установки пожаротушения
Порошковые модульные установки различаются по количеству огнетушащего вещества (2, 5, 7 кг). Применяются только в помещениях с небольшим количеством людей (до 50 человек), а также на небольших автостоянках (до 50 мест). Также могут быть использоваться в небольших складских помещениях.
Марки модулей порошковых систем пожаротушения, используемых в автоматических установках пожаротушения: «Буран» (г. Кирово-Чепецк), «Тунгус» (Россия), «Гарант» (Россия).
Водяные автоматические установки пожаротушения
Водяные установки являются наиболее распространенными системами пожаротушения, так как позволяют устранить возгорание в помещениях с большой площадью и большим скоплением людей.
Водяные установки допускаются к использованию на объектах различного типа.
Водяные установки, используемые компанией «Пожарная техника» подразделяются на установки пожаротушения тонкой распыленной водой и спринклерные системы. Системы тонкораспыленной воды отличаются тем, что при тушении подается так называемый «водяной туман», что позволяет использовать данные системы даже в бумажных архивах. Спринклерные системы обладают большой скоростью распространения воды, что позволяет эффективно и быстро справиться с очагом возгорания.
Газовые автоматические установки пожаротушения
Газовые системы пожаротушения используются в помещениях серверных и бумажных архивах – то есть там, где нельзя применять водные установки. Для установки такой системы компания «Пожарная техника» использует газ «Хладон 125» (Россия), так как он безопасен при воздействии на человека и живых существ.
Аэрозольные автоматические установки пожаротушения
Аэрозольные установки применяются для ликвидации возгорания твердых, жидких веществ, а также электроустановок, в том числе находящихся под напряжением. Компания «Пожарная техника» применяет линейку моделей аэрозольных генераторов «ОСА-м» (Россия) и «ТОР» (Россия).
По вопросам установки систем автоматического пожаротушения обращайтесь в компанию «Пожарная техника». Мы имеем большой опыт монтажа пожарной автоматики.
Наши специалисты обязательно выезжают на объект, выполняются все необходимые проектные работы и расчеты. Компания «Пожарная техника» оказывает полный комплекс услуг по пожарной безопасности, а также гарантийное и послегарантийное обслуживание.
Пожаротушение (АУПТ) — Проектирование, монтаж, обслуживание инженерных систем и систем безопасности зданий и сооружений.Компания Интэк.
Пожаротушение — комплекс связанных между собой устройств, служащих для локализации пожара на ранних этапах его возникновения, и его ликвидации. Пожаротушение в основном применяется вместе с автоматической пожарной сигнализацией (АПС) и системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ), а комплекс в целом называется автоматическая система пожаротушения.
Пожаротушения различают по принципу транспортировки огнетушащих веществ к очагу пожара:
- Водяное пожаротушении
- Пенное пожаротушение
- Пожаротушение тонкораспыленной водой
- Газовые установки пожаротушения
- Порошковые установки пожаротушения
- Аэрозольные установки пожаротушения
Водяное пожаротушение
Самым распространенным из выше перечисленных, является водяное пожаротушение тк вода чаще всего присутствует на объекте защиты, вода безопасна для человека, способствует снижению температуры в помещении и прибивает к полу грязь, пыль, копоть, гарь.
Водяное пожаротушение может применяться с разнообразными добавками, дабы получить определенные свойства конечного состава, например, большую текучесть или пониженное поверхностное напряжение.
Также применяют водопенные растворы, те раствор пенообразующего состава в воде.
Водяное пожаротушение делятся на два типа:
- Спринклерное пожаротушение
- Дренчерное пожаротушение
Спринклерное пожаротушение
Спринклерное пожаротушение– стоит из сети спринклеров(распылителей), которые подключены к системы трубопровода заполненной водой или воздухом под высоким давлением. Такая система основана на уменьшении давления в системе.
При падении давлении в системе насосы в насосной станции включаются и начинают закачивать воду в систему под давлением.
Основная задача спринклерного пожаротушения погасить очаг пожара на его ранней стадии и сделать это локально с наименьшими потерями для имущества находящегося в помещении.
Принцип действия спринклерной автоматической установки пожаротушения прост и основан на принципе водопровода, в котором вода находиться под давление, а запорным механизмом является кран, который в спринклерном пожаротушение заменен оросителем со встроенным термочувствительным элементом.
При достижении определенной температуры окружающей среды термоэлемент разрушается, открывая тем самым воде возможность проливать очаг пожара.
Термоэлементы представляют собой стеклянные колбы заполненные спиртовым раствором разного цвета, цвет раствора зависит от того при какой температуре разрушится термоэлемент.
Деление термоэлементов по температуре необходимо из-за того, что в помещения рабочая температура окружающей среды может быть разной, например, продуктовый магазин или цех в котором производят сварочные работы итд.
Насосной станцией называется помещение, в котором установлены насосы и питающий водопровод, причем насосов должно быть несколько (основной и резервный) и они должны удовлетворять расчетным значение для прокачки определенного кол-ва воды в секунду.
Помимо этого необходимо иметь несколько источников воды и несколько источников электропитания (основной и резервный), все это рассчитывается на стадии проектирования пожаротушения.
Все эти условия отражены в Нормах Пожарной Безопасности (НПБ) и служат обеспечению безопасности людей и имущества на Вашем объекте.
Дренчерное пожаротушение
Дренчерное пожаротушение и спринклерное пожаротушение схожи по своему принципу действия, но в дренчерных нет разрушающегося термозамка.
Дренчерное пожаротушение всегда открыто, в момент пожара, вода подается в систему под давлением и разбрызгивается из всех дренчеров одновременно по всей площади.
Причем спринклерное пожаротушение срабатывает само при достижении определенной температуры, а запуск дренчерного пожаротушения производится либо в ручном режиме, либо от автоматической пожарной сигнализации (АПС).
Дренчерное пожаротушение применяются в том случае, если точечного воздействия не достаточно, где важно не просто локально затушить очаг возгорания, а пролить всю площадь помещения, например, при производстве горячих жидкостей, опасность которых связана со скоростью растекания горючей смеси и важно пролить всю площадь помещения водой и предотвратить распространение огня.
Водяное пожаротушение используются чаще всего по нескольким причинам:
- Безопасны для людей
- Огнетушащее вещество доступно и дешево
- Просты в монтаже
- Неприхотливы в обслуживании
Именно поэтому водяное пожаротушение так широко применяются в местах большого скопления людей (офисы, торговые центры, магазины итд).
Минусы водяного пожаротушения:
- Нельзя тушить электроустановки
- Нельзя устанавливать в серверных
- Нельзя тушить химические реактивы, бурно реагирующие с водой
- Нельзя применять в архивах и библиотеках
В любом случае необходимо обращаться к профессионалам для проектирования автоматической установки пожаротушения.
Пожаротушение тонкораспылённой водой
Пожаротушение тонкораспылённой водой – отличаются от дренчерных и спринклерных установок тем, что распыляют воду в виде мелкой водяной пыли (меньше капли воды в стони раз), тем саамы создавая водяной туман или водяную завесу.
Плюсами такой системы является:
- Сниженный расход воды
- Быстрее происходит охлаждение объема помещения
- Меньше ущерба от последствий пожаротушения водой
Минусы пожаротушения тонкораспылённой водой в том, что обязательна разработка технических условий для каждого объекта защиты и согласование ТУ в МЧС.
Газовое пожаротушение
Газовое пожаротушение – основной принцип действия таких установок заключается в добавлении в воздух газов не поддерживающих горение тем самым снижая % содержания кислорода в воздухе до уровня при котором он уже не способен поддерживать горение, к сожалению, такой концентрации, кислорода не хватает и для дыхания человека, что является основным минусом газового пожаротушения.
Примеры используемых газов
Сжиженные газы |
Сжатые газы |
Шестифтористая сера (SF6) |
Аргон (Ar) |
Установки подразделяются:
по принципу тушения:
- Локальное по объему
- Объемное тушение
по принципу хранения огнетушащего в-ва:
- Модульные
- Централизованные
по способу запуска:
- Пневматический
- Электрический
- Механический
- Комбинированный
Спектр применения газового пожаротушения: тушение горючих жидкостей, плавких материалов, газов, электроустановок под напряжением.
Газовое пожаротушение обязательно снабжаются Табло вывода информация для информирования персонала о состоянии системы, (автоматика отключена, газ уходи, газ не входи).
Газовое пожаротушение монтируются в герметичные или почти герметичные помещения для повышения эффективности их работы, при этом помещения должно быть оборудовано системой контроля и управления доступом (СКУД), а также при сработке газового пожаротушения должна срабатывать автоматика, выключающая приточно-вытяжную вентиляцию в этом помещении.
Порошковое пожаротушение
Порошковое пожаротушение — как следует из названия, огнетушащим веществом является порошок, состоящий из минеральных солей и разного рода примесей, способствующих тушению пожара.
Порошковое пожаротушение по способу хранения газа делится на:
- С газогенерирующем элементом
- Закачанные
- С баллоном сжиженного газа
- С баллоном сжатого газа
Порошковое пожаротушение по способу тушения пожара делится на:
- Поверхностного тушения
- Локального тушения по площади
- Объемного тушения
- Локального тушения по объему
Порошковое пожаротушение обязательно снабжаются Табло вывода информация для информирования персонала о состоянии системы, (автоматика отключена, порошок уходи , порошок не входи). Помещения, где установлено порошковое пожаротушение, необходимо оборудовать системой контроля и управления доступом (СКУД)
Мы производим монтаж любой сложности на любых объектах (производство, склады, офисы, магазины, торговые центры, дома, дачи, квартиры итд).
Компания «Интэк» предоставляет всю необходимую документацию на проводимые работы, Наши специалисты помогут Вам подобрать необходимое оборудование, а монтажные бригады качественно и в срок произведут монтаж необходимых систем, по заранее подготовленной проектной документации.
Стоимость проектно-изыскательских и монтажных работВы можете уточнить, связавшись с нами по телефону +7 (499)653-81-53, Наши специалисты ответят на все интересующие Вас вопросы и БЕСПЛАТНО проведут предварительный осмотр Вашего объекта.
Наша цель – Ваша безопасность и спокойствие
Системы пожаротушения
Группа компаний «АЛЬТЕРНАТИВА» готова спроектировать и произвести монтаж автоматического пожаротушения, наиболее подходящего для Вашего объекта. Каждая система имеет свои особенности. Каждый объект индивидуален. Эффективность тушения зависит от правильного выбора типа системы, с учетом начальных условий.
Автоматические установки пожаротушения (АУПТ) подразделяются по типу огнетушащего вещества:
водяная;
пенная;
газовая;
порошковая.
Каждая из систем имеет свои плюсы и минусы.
Не везде возможно использовать воду, часто её недостаточно, возникают проблемы с получением ТУ Водоканала, с размещением и наполнением ёмкости. При ложном срабатывании установок модульного пожаротушения необходима замена модулей целиком. При ложных срабатываниях наносится вред оборудованию и другому имуществу. При неправильной работе газового тушения подвергаются опасности жизнь и здоровье людей. Не все системы возможно использовать при отрицательных температурах в зимний период.
Есть у пожаротушения общая черта. Это «дорогое удовольствие» устанавливается на долго и подходить к выбору нужно серьёзно.
Наши специалисты имеют большой опыт и знают все тонкости и «подводные камни». Совместно с Заказчиком подбирается наиболее подходящая система АУПТ и ее параметры.
Для правильного определения необходимо грамотно разработать проект установки пожаротушения. В рамках проектирования уточняется экономическая целесообразность использования того или иного огнетушащего вещества и другие параметры установки. Проект позволяет точно определить стоимость системы и дополнительных мероприятий в целом.
Если не существует технической возможности выполнить на объекте автоматическое пожаротушение, расчетом пожарного риска возможно обосновать её отсутствие на объекте.
Смонтированную систему пожаротушения необходимо своевременно обслуживать. Обслуживание системы может производить только организация имеющая аккредитацию МЧС России. При отсутствии технического обслуживания, быстро выходят из строя узлы, механизмы и установка в целом. Особенно это касается водяного пожаротушения: происходит быстрое окисление, ржавление и поломка деталей.
Автоматическая система пожаротушения является основой обеспечения пожарной безопасности объекта. Своевременное обнаружение и тушение пожара позволяет сберечь жизнь и здоровье людей, а также оборудование и имущество.
Наноструктуры сплава AuPtс настраиваемым составом и ферментоподобной активностью для колориметрического обнаружения бисульфида
НЧ сплава AuPtбыли получены совместным восстановлением AuCl 4 — и PtCl 4 2- с аскорбиновой кислотой в воды. На рис. 1 показаны типичные ПЭМ-изображения и электронограмма наноструктур сплава Au 0,5 Pt 0,5 с мольным соотношением Au / Pt 1/1. Готовые НЧ сплава AuPt имеют сферическую дендритную форму и пористую структуру.Они хорошо диспергируются в растворе. Средний диаметр НЧ сплава Au 0,5 Pt 0,5 , рассчитанный из 50 случайных частиц, составил 23,6 ± 2,3 нм. HRTEM дополнительно указывает на дендритную структуру НЧ сплава Au 0,5 Pt 0,5 и четко определенные плоскости решетки (рис. 1b). Расчетный период решетки грани (111) составляет 0,231 нм, что находится между значениями для чистого Au (0,235 нм) и Pt (0,228 нм). Этот промежуточный период решетки указывает на формирование структуры сплава AuPt.В отдельной частице ориентация плоскости [111] различается в разных частях частицы, что указывает на то, что образование сплава AuPt может происходить через механизм прикрепления из более мелких наноточек. Картина ED показывает, что дифракционные пятна накладываются на кольца, что согласуется с поликристаллической структурой одиночной частицы AuPt. Элементное распределение Pt и Au в наночастице было измерено с помощью картирования отдельной частицы STEM-EDX (рис. 1d и e).Профили линий Au и Pt в выбранной частице показывают, что Pt и Au гомогенно смешаны в наночастице, что дополнительно поддерживает формирование структуры сплава AuPt.
Рисунок 1Типичное ( a ) ПЭМ-изображение с малым увеличением и ( b ) HRTEM-изображение наноструктур AuPt с соотношением Au / Pt 1: 1, ( c ) ED-образ одного частица на b, ( d ) изображение STEM HAADF и ( e ) профили линии состава поперечного сечения STEM-EDX частицы, отмеченной на ( d ).
Изменяя молярное соотношение добавленных Au 3+ / Pt 2+ , можно контролировать морфологию и состав сплава наночастиц AuPt. Рисунок 2 показывает, что форма НЧ сплава AuPt сильно зависит от мольного отношения Au / Pt. Чистые НЧ Au имеют неправильную форму с твердой структурой и гладкой поверхностью (рис. 2а). Добавление Pt вызывает образование сферических НЧ с неровной структурой при низком соотношении Pt / Au (0,33). Увеличение отношения Pt / Au с 0.33-6 дает более конденсированную и пористую структуру и, очевидно, увеличивает размер частиц НЧ сплава AuPt. Были рассчитаны размеры частиц с различным соотношением Pt / Au (см. Дополнительный рис. S1). Было обнаружено, что более высокое содержание Pt приводит к образованию более крупных частиц, например диаметр изменился с 20 нм при соотношении Pt / Au 1/3 до 40 нм при соотношении Pt / Au 6/1. Присутствие как Au, так и Pt в частице также дает более крупное распределение частиц (см. Дополнительный рис.S1). НЧ сплава AuPt с соотношением Au / Pt 1/1 и 1/3 показали более узкое распределение по размерам по сравнению с другими случаями. Эти результаты показали, что пористую морфологию и размер частиц НЧ сплава AuPt можно тонко контролировать, регулируя соотношение Au / Pt. Почему с помощью такого простого метода можно получить однородные НЧ сплава AuPt с дендритной структурой? Причины могут быть связаны с тем, что высокие энергии диссоциации связи и большое несоответствие решеток (3,8%) между Au и Pt имеют тенденцию к предпочтительному режиму роста островков 33 .Кроме того, остаточная аскорбиновая кислота и окисленный продукт, например дегидроаскорбиновая кислота, может играть защитную роль в регулировании роста, поскольку дополнительное поверхностно-активное вещество не добавлялось во время процесса образования AuPt 34 .
Рисунок 2Изображения ПЭМ чистых наночастиц Au ( a ), биметаллических наноструктур AuPt с молярным соотношением Au / Pt ( b ) 3/1, ( c ) 1/1, ( d ) 1/3, ( e ) 1/6 и ( f ) наночастицы Pt, полученные в тех же условиях.Все масштабные линейки 20 нм.
Помимо морфологии, изменение количества добавленных Pt 2+ / Au 3+ также сильно повлияло на содержание сплава в НЧ сплава AuPt. Содержание элементарного Au и Pt в полученных НЧ сплава AuPt измеряли методом энергодисперсионного рентгеноструктурного анализа (рис. 3). Измеренное содержание Pt линейно увеличивалось, а содержание Au линейно уменьшалось с увеличением добавления Pt 2+ от 0 до 100%. Две линейные зависимости имеют наклон около 1.0 или -1,0, что указывает на полное восстановление Au 3+ и Pt 2+ с образованием НЧ сплава AuPt. Линейная зависимость также отражает то, что состав сплава можно регулировать, изменяя количество добавляемого Pt 2+ / Au 3+ .
Рисунок 3Измеренное содержание Pt или Au в наноструктурах AuPt с помощью EDX-анализа как функция рассчитанного содержания Pt (%) в наноструктурах AuPt.
Образование наночастиц сплава AuPt было также подтверждено с помощью абсорбционной спектроскопии в УФ-видимой области (см. Дополнительный рис.S2). Чистые НЧ Au демонстрируют типичную полосу поглощения при 520 нм из-за их свойства поверхностного плазмонного резонанса. Образование биметаллических наночастиц при добавлении Pt приводит к менее заметной полосе поглощения, которая постепенно исчезает при более высоком содержании Pt. Исчезновение этой полосы свидетельствует об образовании структуры сплава. Картины XRD дополнительно подтвердили образование сплава AuPt (рис. 4). Дифракционные пики от НЧ Au, Pt и AuPt с различным соотношением Au / Pt указывают на то, что все образцы имеют кубическую фазу в центре граней.Степень 2θ дифракционных пиков (111) и (200) от НЧ AuPt находится между соответствующей степенью 2θ в НЧ Au и Pt. Эти фазы постепенно сдвигаются при увеличении отношения Au / Pt, что указывает на изменение степени легирования. Значение d для плоскости (111) было рассчитано на основе рентгенограммы по уравнению Дебая-Шеррера:
Рисунок 4( a ) Картины рентгеновской дифракции полученных наноструктур Au, наночастиц Pt и наноструктур сплава AuPt с различным составом, ( b ) график изменения значения d плоскости (111) в зависимости от содержания Pt в наноструктурах AuPt.
, где K — постоянная Шеррера, λ — длина волны рентгеновского излучения, β — линия, уширение на половине максимальной интенсивности (FWHM), а θ — угол Брэгга. Все значения d для НЧ AuPt при различных соотношениях Au / Pt находятся между Au (111) 0,235 нм и Pt (111) 0,224 нм. Они показывают квазилинейную зависимость от рассчитанного отношения Pt / (Au + Pt). Следовательно, степень легирования и кристаллическая структура наночастиц AuPt тесно коррелируют с соотношением добавленных солей Au / Pt.
Наночастицы Au и Pt достигли активности, аналогичной активности ферментов в некоторых реакциях. Например, было показано, что небольшие наночастицы Pt или Au (например, <5 нм) имитируют несколько ферментов (например, пероксидазу, оксидазу, каталазу и SOD) для различных приложений 8,9 . Тогда было бы интересно, если бы изменение состава сплава наноструктур сплава AuPt могло регулировать подобную ферменту активность этих катализаторов. Для подтверждения этой концепции НЧ сплава AuPt с различным составом подвергали реакционным условиям, типичным для ферментов пероксидазы и оксидазы, и сравнивали активности НЧ.3,3,5,5-Тетраметилбензидин (TMB) представляет собой хромофорный субстрат, обычно используемый в исследованиях миметиков нанопероксидазы, и был выбран в качестве субстрата для окисления в этих исследованиях. НЧ Pt и НЧ AuPt с различным соотношением Au / Pt могут быстро катализировать окисление ТМБ с образованием типичного синего цвета либо в присутствии, либо в отсутствие перекиси водорода (рис. 5a, изменение цвета в H 2 O 2 нет показано). Контрольные реакции в отсутствие НЧ сплава AuPt были выполнены и показали незначительные изменения цвета за тот же период времени, что означает, что НЧ сплава AuPt, подобно природной оксидазе и пероксидазе, ответственны за окисление ТМБ.В то время как предыдущие сообщения показали, что Au NP обладают пероксидазоподобной активностью 8 , Au NP здесь не имитируют пероксидазы или оксидазы. Это может быть связано с более крупным размером частиц наночастиц Au, сформированных в данной работе (> 30 нм). На рис. 5a – c показаны активности НЧ сплава AuPt, использованных в этой реакции. Было обнаружено, что каталитическая активность НЧ сплава AuPt возрастает с увеличением отношения Pt / Au. Скорости реакций окисления ТМБ как в отсутствие, так и в присутствии пероксида водорода рассчитаны и показаны на рис.5г. Линейная зависимость между скоростями реакции и составом сплава AuPt подтверждает, что скорости возрастают с увеличением отношения Pt / Au. Важно отметить, что скорость окисления ТМБ в 0,67 мМ H 2 O 2 в два раза выше, чем при протекании реакции в воде. Эти результаты показывают, что состав сплава может влиять на пероксидазоподобную и оксидазоподобную активности НЧ AuPt при окислении ТМБ.
Рис. 5( a ) Изменение цвета при окислении ТМБ в отсутствие перекиси водорода, катализируемое различными НЧ.Изменение поглощения при 650 нм как функция времени реакции во время окисления TMB, катализируемого различными катализаторами в отсутствие ( b ) и в присутствии ( c ) пероксида водорода, ( d ) скорость реакции Окисление TMB в воде и в перекиси водорода зависит от соотношения Au / Pt в наносплаве AuPt.
Определены кажущиеся кинетические параметры наноструктур AuPt как миметиков оксидазы для окисления ТМБ в отсутствие H 2 O 2 .Типичные графики двойной обратной зависимости 1 / ν от 1 / [S] были построены и подогнаны к уравнению Михаэлиса-Ментен для расчета постоянной Михаэлиса ( K м ) и максимальной скорости реакции ( V макс. ) для окисления ТМБ (см. Дополнительный рисунок S3). Было обнаружено, что значения K m и V max сильно зависят от содержания Pt в сплавах AuPt.Более высокое содержание Pt привело к увеличению K m и V max . Другими словами, НЧ сплава AuPt, имеющие более высокое содержание Au, дали более низкие значения K m и V max . В природных ферментах K m является индикатором сродства между ферментом и субстратом, где более низкое значение K m указывает на более высокое сродство и каталитическую активность.В случае наноструктурных имитаторов ферментов, значение K m часто используется для сравнения ферментативных характеристик наноструктур 4,5,6 . Было обнаружено, что миметики оксидазы НЧ сплава AuPt с более низким значением K m сопровождались более низкими скоростями реакции окисления ТМБ, что указывает на более высокое сродство НЧ сплава AuPt с подложкой, чем у НЧ Pt. Как правило, специфическое сродство между субстратом и неорганическими наночастицами намного слабее, чем между субстратом и природными ферментами 35 .Эта работа показывает, что использование K m должно быть критически осторожным, чтобы рассматривать его для оценки ферментоподобных возможностей неорганических наноструктур.
Аскорбиновая кислота (АК) является важным питательным веществом и хорошо известным антиоксидантом, который защищает другие важные биологические структуры от окислительного повреждения многими окислителями. Хотя АК медленно окисляется кислородом, окисление можно ускорить добавлением оксидазы аскорбиновой кислоты (AAO). Промежуточный аскорбильный радикал является индикатором этого окисления.В нашей предыдущей работе мы обнаружили, что наноструктуры ядро-оболочка Au @ Pt ведут себя аналогично AAO и могут ускорять окисление AA и снижать их антиоксидантную способность 24 . НЧ сплава AuPt также продемонстрировали внутреннюю способность быстро окислять АК (рис. 6). Окисление АК до аскорбильного радикала сопровождается уменьшением характеристического поглощения АК в области 260 нм. Для измерения этой полосы поглощения с целью изучения кинетики реакции окисления АК (рис.6 вставок). Только АК или АК в присутствии НЧ Au медленно реагировали с растворенным кислородом в течение периода реакции. Однако окисление АК значительно ускорялось при добавлении НЧ Pt и НЧ AuPt различного состава. Наблюдалась четкая зависимость состава от каталитического окисления АК. Более высокое соотношение Pt / Au в НЧ сплава привело к более быстрому окислению АК. Рассчитаны скорости окисления АК с использованием различных катализаторов (рис. 6б). Каталитическая активность при окислении АК была линейно пропорциональна содержанию Pt в НЧ сплава AuPt.Наши экспериментальные результаты полностью согласуются с предыдущими расчетами Ву и его соавторов 36 . Механизмы оксидазоподобной активности благородных металлов и их сплавов были изучены с помощью расчетов по теории функционала плотности. Сплав Au с Pt снижает оксидазоподобную реакционную способность Pt из-за более высоких энергетических барьеров активации и положительных энергий реакции в результате добавления высокого содержания Au. Наши экспериментальные результаты предлагают эффективный способ адаптации AAO-подобной активности НЧ Pt и уменьшения антиоксидантного потенциала АК путем изменения элементного состава НЧ сплава AuPt.
Рис. 6. Влияние состава сплава на каталитическую активность НЧ AuPt по отношению к окислению аскорбиновой кислоты.( a ) Нормализованное поглощение при 257 нм как функция времени реакции после добавления наночастиц Au, наночастиц Pt и наночастиц сплава AuPt различного состава. ( b ) Зависимость скорости окисления АК от содержания Pt в НЧ AuPt. На вставках в ( b ) показана эволюция спектров поглощения АК с течением времени для НЧ Au и для Au 0.15 Pt 0,85 НЧ сплава.
Из рисунков 5 и 6 была обнаружена такая же зависимость каталитической активности НЧ сплава AuPt от состава в различных каталитических реакциях: более высокое процентное содержание золота в НЧ сплава AuPt приводит к большему снижению каталитической активности. Эта тенденция хорошо согласуется с предыдущими отчетами о наночастицах сплава AgPt и PdPt 26,37 . Было признано, что электронная структура металлических НЧ играет решающую роль в влиянии на их каталитическую активность.Возьмем в качестве примера биметаллический сплав на основе Pt, было установлено, что легирование Pt с 3d-переходными металлами может регулировать положение центра d-полосы и, следовательно, изменять их каталитические характеристики 38 . Здесь мы предположили, что легирование Pt с Au может изменить электронную структуру Pt, и на электронные свойства в значительной степени влияет содержание Au в сплаве, что, в свою очередь, влияет на каталитические характеристики. Эта гипотеза может потребовать дополнительной информации об изменении электронной структуры сплава AuPt с изменяющимся составом путем теоретических расчетов.
Сероводород был идентифицирован как важная биологическая молекула с разнообразными функциями в газовой сигнализации и патофизиологии 39 . Кроме того, H 2 S может также взаимодействовать с биохимическими молекулами или видами, такими как цитохром С оксидаза, NO и активные формы кислорода 40,41 , что, следовательно, влияет на их биоактивность. Поскольку H 2 S является слабой кислотой, около 80% H 2 S существует в физиологических условиях в виде моноанионного HS — .HS — является высокореактивным анионом, поскольку он в большей степени окислен, чем H 2 S. Биологически важно иметь возможность обнаруживать HS — и понимать взаимодействия этой молекулы с другими биологическими структурами. В этой работе мы обнаружили, что ионы HS — могут значительно ингибировать пероксидазоподобную и оксидазоподобную активность НЧ AuPt, аналогично влиянию на активность фермента пероксидазы хрена (HRP). Это, в свою очередь, обеспечило эффективный способ колориметрического обнаружения ионов HS –.По сравнению с контрольным экспериментом без ионов HS — (рис.7), добавление HS — ингибирует изменение цвета при окислении ТМБ, катализируемом HRP, НЧ Pt или НЧ AuPt в присутствии или в отсутствие перекиси водорода. Спектральная эволюция окисления TMB в УФ-видимой области с течением времени в отсутствие SH — и в присутствии SH — показана на дополнительном рисунке S4. Рассчитаны скорости окисления ТМБ, катализируемого НЧ и HRP, в отсутствие и в присутствии HS — .Степень ингибирования, зависящая от концентрации HS — , была обнаружена либо для природного фермента HRP, либо для наночастиц, миметиков нанофермента Pt и AuPt (рис. 7). Они показали ту же тенденцию: более высокая концентрация дисульфида приводит к большему снижению скорости окисления TMB. Кроме того, они могут иметь аналогичные тормозные механизмы. HS — может химически связываться с ионами металлов активного центра в HRP, в то время как HS — может отравлять активную поверхность Pt или НЧ AuPt связью металл-сера, что, следовательно, приводит к снижению каталитической активности.Важно отметить, что сплав с Au необходим для хорошего обнаружения HS — . Например, НЧ AuPt показывают в 4 раза более низкий предел обнаружения для HS –, чем чистые НЧ Pt. Концентрация 0,83 мкМ SH — могла почти полностью ингибировать НЧ AuPt, используемые для катализирования окисления ТМБ, в то время как концентрация 3,3 мкМ SH — была необходима для ингибирования окисления НЧ Pt. Напротив, НЧ Pt (от 3,3 мкМ до 33 мкМ) показали более широкий линейный диапазон для обнаружения гидросульфида, чем НЧ AuPt при Au / Pt 2/3 (0.От 83 мкМ до 10 мкМ). Используя ферментоподобную активность НЧ AuPt, мы продемонстрировали, что возможно не только создать колориметрический метод для обнаружения HS —, но также изменить характеристики восприятия на HS —, изменив состав сплава.
Рис. 7. Зависимое от концентрации влияние HS — на ингибирование активности фермента HRP и наночастиц сплава Pt или Au 0,4 Pt 0,6 .На вставках показаны фотографии окисления ТМБ, катализируемого НЧ AuPt, при увеличении концентрации HS — .
Мы дополнительно проверили селективность предложенного метода обнаружения бисульфида. Ионы нескольких металлов (Fe 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Zn 2+ и Mg 2+ ), сульфид-ионы (S 2-), цистеин, GSH, глицин , AA, GSSG, глюкоза и мочевая кислота, которые часто считаются видами в биологической системе, были выбраны для исследования их влияния на обнаружение бисульфида. Концентрации всех интерференционных веществ составляли 20 мкМ, что в 4 раза выше, чем у HS — и S 2- (5 мкМ).Результат показан на рис. 8. Ионы металлов (Fe 2+ , Cu 2+ , Co 2+ , Zn 2+ и Mg 2+ ), AA, глюкоза, GSSG, мочевина кислота и глицин показали незначительное влияние на ингибирование оксидазоподобной активности НЧ сплава Au 0,4 Pt 0,6 . Напротив, сульфид-ионы, ионизированный продукт HS — , могут значительно ингибировать каталитическую активность, как и бисульфид, в то время как цистеин и GSH вызывают значительное снижение каталитической активности.Эти результаты показали, что метод был чувствителен к HS — и S 2-, но химические соединения с тиоловой группой могут вызывать некоторые помехи.
Рис. 8: Селективность обнаружения бисульфида с использованием оксидазоподобной активности наночастиц сплава Au 0,4 Pt 0,6 .Планки погрешностей представляют собой стандартное отклонение трех измерений.
Для проверки применимости метода на практических образцах было проведено определение бисульфида в сыворотке крови человека с добавками.В образцы сыворотки добавляли желаемое количество бисульфида, и оценивали их ингибирующее действие на оксидазоподобную активность НЧ Pt и НЧ сплава Au 0,4 Pt 0,6 (см. Дополнительный рисунок S5). По сравнению с контролем в воде, сыворотка без добавок немного снизила каталитическую активность как для НЧ Pt, так и для НЧ сплава AuPt. Образцы сыворотки с добавками с различными концентрациями бисульфида (1–3 мкМ) показали отличное поведение в отношении ингибирования оксидазоподобной активности НЧ сплава Pt и AuPt.Линейный и чувствительный отклик наблюдали для НЧ сплава AuPt, в то время как HS — менее 3 мкМ вызывают неочевидное ингибирование НЧ Pt, что указывает на более высокую способность обнаружения НЧ сплава AuPt, чем НЧ Pt. Как мы вычислили выше, легирование Pt с Au постепенно изменяет электронную структуру и снижает K m , более низкий K m НЧ сплава AuPt, чем чистые НЧ Pt, указывает на более высокое сродство, что может привести к более низкому пределу обнаружения. Эти результаты показали, что этот метод, основанный на оксидазоподобной активности НЧ сплава AuPt, может быть применен для обнаружения бисульфидов (сульфидов) в реальном образце.Более того, ожидалось, что ингибиторы природных антиоксидантов для имитаторов наноматериалов могут отражать природные ферменты. Это может обеспечить простой способ исследования взаимодействия между ингибиторами и природными ферментами. Многие другие ингибиторы исследуются на предмет их ингибирующей активности и механизма с использованием имитаторов ферментов NP.
Самодостаточная система пожаротушения, АУПТ «ГРИБ», ООО «МСБ ИННОВАЦИИ», Россия
АУПТ «ГРИБ»
23.00 $ HT
Описание
АУПТ ГРИБ предназначен для пожаротушения электрических шкафов, электрощитов в жилых и производственных помещениях. Устройство выполнено из современного экологического материала и оснащено магнитным держателем. Для установки просто прикрутите «Гриб» к металлической поверхности внутри шкафа управления. Внутри устройства находятся макрокапсулы, заполненные отличным огнетушащим веществом, так называемой «сухой водой».При нагревании капсула разрушается, а огнетушащий состав тушит пожары.
Противопожарное оборудование
- Огнетушители
- Противопожарные системы для общественных зданий
- автоматические системы пожаротушения
Характеристики продукта
Объем пожаротушения | От 0,03 м3 до 0,1 м3 |
Максимальное напряжение питания электрооборудования | до 35 кВт |
Рабочая температура | От -40 ° C до + 60 ° C |
Температура срабатывания | От + _120 ° C до + 150 ° C |
Тип огнетушащего вещества | Макрокапсулы наполнены «сухой водой» |
Основные преимущества | Без обслуживания до 5 лет |
Основные преимущества | Нет тока |
Основные преимущества | Безопасный для человека |
Основные преимущества | Простота установки |
Основные преимущества | Легко снимается с поверхности |
Основные преимущества | Отсутствие повреждений защищаемого объекта при правильной установке |
Основные преимущества | Не разрушает озоновый слой |
Область применения прибора | Электрощиты и шкафы в жилых помещениях и на производстве |
Гарантийный срок | 5 лет |
Дополнительная литература по продукту
PDF-документы
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Формирование наностержней Si и дискретных нанофаз путем осевой диффузии Si из подложки в наностержни наностержней Au и AuPt
Наноматериалы (Базель).2020 Янв; 10 (1): 68.
Йи Ян Тай
2 Школа материаловедения и инженерии, Технологический университет Наньян, Сингапур 639798, Сингапур; gs.ude.utn@yatyy
Thirumany Sritharan
2 Школа материаловедения и инженерии, Технологический университет Наньян, Сингапур 639798, Сингапур; gs.ude.utn@yatyy
2 Школа материаловедения и инженерии, Наньянский технологический университет, Сингапур 639798, Сингапур; gs.ude.utn@yatyyПоступила 13.11.2019; Принято 24 декабря 2019 г.
Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).Abstract
Взаимодиффузия между подложкой Si и массивами наностержней из наносплавов Au, Pt и AuPt исследована при температурах ниже температуры эвтектики AuSi. Когда наностержень представляет собой чистое золото, диффузия Si из подложки происходит очень быстро.Атомы Au полностью заменяются на Si, превращая наноструктуру в один из массивов наностержней Si. Au диффундирует в подложку. Массивы наностержней Au на Si нестабильны. Однако, когда наностержень представляет собой чистую Pt, диффузии Si в наностержень или образования силицида не наблюдается. Наностержни Pt стабильны на подложке Si. Когда наностержни представляют собой сплав AuPt, происходят интересные взаимодействия. Диффузия Si в наностержни происходит быстро, но диффундирующий Si легко реагирует с Pt, образуя PtSi, в то время как Au диффундирует к подложке.После отжига внутри наностержней могут присутствовать нанофазы Au, Pt, PtSi и Si. Когда содержание Pt в сплаве низкое (12 ат.%), Все атомы Pt превращаются в силицид, а лишние атомы Si остаются в элементарной форме, особенно вблизи вершины наностержней. Следовательно, присутствие Au ускоряет диффузию Si и последующую реакцию с образованием PtSi, что отсутствует в чистых наностержнях Pt. Когда содержание Au в сплаве низкое, диффузия Si прекратится, когда все атомы Au диффундируют из наностержня, тем самым остановив образование силицида, приводящее к избытку Pt в элементарной форме внутри наностержня.Это метод изготовления наностержней Si со встроенной нанофазой PtSi и без нее, состоящих из гетеропереходов, которые могут обладать уникальными свойствами.
Ключевые слова: 1D-наноструктуры, наностержни Au, наностержни Pt, наносплав AuPt, диффузия, силицид платины, наностержни Si, наночастицы Au, тонкие пленки AAO, электроосаждение в AAO. долгое время границы раздела Au / Si способствовали перемешиванию и миграции атомов Si в Au и наоборот при комнатной температуре [1].Уникальной особенностью переходов Au / Si является то, что даже при комнатной температуре атомы Si могут не диффундировать на поверхность слоев золота толщиной в несколько сотен Å [2]. Смешивание Au и Si даже способствует кристаллизации Si при температурах ниже 250 ° C по сравнению с температурой кристаллизации 550 ° C, известной для чистого Si [3]. Кроме того, AuSi представляет собой хорошо известную эвтектическую систему с температурой эвтектики 363 ° C и содержанием Si 19 ат.% [1], и это технологически использовалось для низкотемпературного соединения пластины с пластиной для микроэлектромеханических приложения [4].В тонкопленочных гетероструктурах AuSi Хираки и др. [5] продемонстрировали миграцию атомов Si к поверхности Au при температуре всего 150 ° C, где они вступили в реакцию с окружающей средой с образованием окалины SiO 2 . Когда слой Au был заменен на Pt, образование силицида платины наблюдалось при низких температурах, вплоть до 300 ° C, что значительно ниже температуры эвтектики. Кроме того, в литературе активно обсуждается влияние Au на образование силицида платины в гетероструктурах AuPt [5,6,7].Канамори и др. В [6] сообщается, что Au способствует образованию силицида платины в гетероструктуре SiTiPtAu. Однако Ti может также служить барьером для сдерживания этой реакции, если его толщина достаточно велика. Слой Au между слоями Si и Pt, по-видимому, ускорял образование PtSi при температуре от 225 ° C до 350 ° C, в то время как скорость образования Pt 2 Si не влияла [7]. Эти исследования были мотивированы промышленным применением омических контактов Au и Pt с Si.Совсем недавно было рассмотрено образование силицидов между Si-нанопроволокой (ННК) и металлическими контактными площадками [8,9]. Lin et al. [8] описали формирование монокристаллической нанокристаллической PtSi NW, когда гетероструктура Si NW и литографически определенные контактные площадки Pt были отожжены при 520 ° C в течение 60 с. Они также показали, что ННК PtSi растет с определенной эпитаксиальной связью с Si. Когда контактные площадки состояли из двух разных металлов, например, Pt и Ni, как в работе Wu et al. [9], рост in situ двойных силицидных нанокристаллов, а именно Pt 2 Si и Ni 2 Si, наблюдался во время отжига при 650 ° C, причем фронты реакции начинались от каждого металлического контакта.Эти результаты интересны, поскольку они предполагают преимущественную диффузию металла в сторону Si ННК.
Наночастицы Au и Pt (НЧ) также очень хорошо известны как катализаторы образования Si ННК в процессе пар-жидкость-твердое тело (VLS), который, как утверждается, генерирует высокую плотность монокристаллических ННК [10,11,12,13 , 14]. Si ННК интересны, поскольку они демонстрируют ряд интересных свойств, которые делают их потенциальными кандидатами для ряда приложений, от сбора солнечной энергии до наноэлектроники [15,16].
Силицид платины, PtSi, представляет собой эквиатомное промежуточное соединение, которое самопроизвольно образуется из расплава или в результате твердофазной реакции между Pt и Si [17]. Это линейное соединение с температурой плавления 1230 ° C, имеет ромбоэдрическую структуру, принадлежащую пространственной группе Pnma, и является хорошо известным полупроводником и материалом барьера Шоттки с хорошей термической и механической стабильностью. Его можно использовать в различных приложениях, включая инфракрасное обнаружение, тепловизионное изображение, омические контакты и контакты Шоттки [18,19,20], а также наконечники для атомно-силовой микроскопии [21].
Вдохновленные работами, процитированными выше, мы приступили к этому проекту, чтобы исследовать диффузию Si, когда наностержни (NR) полностью металлические и поддерживаются на подложках, содержащих Si. Для формирования НК на подложке Si были выбраны наносплавы элементарного Au, элементарной Pt и AuPt. Эта система была использована в качестве платформы для этого расследования. Массивы NR этих материалов были выращены электрохимически в тонком шаблоне из анодного оксида алюминия (AAO), нанесенном на подложку гетероструктуры SiTiAuTi.НК наносплавов AuPt были выращены с использованием смесей электролитов Au и Pt с различным мольным соотношением. Результаты показали, что эти материальные системы ведут себя сложным образом, причем не только термодинамика, но и кинетика регулируют последующие реакции в зависимости от химического состава металлического массива NR. Эта работа также продемонстрировала возможность выращивания НК Si, начиная с НК Au на подложке Si, путем твердотельной диффузии в отличие от хорошо известного процесса роста VLS.
2. Материалы и методы
Были использованы следующие химические вещества в качестве закупленных: дигидрат щавелевой кислоты 99% (Roth, Карлсруэ, Германия), фосфорная кислота 88% (Roth, Карлсруэ, Германия), серная кислота 96% (Roth, Карлсруэ) , Германия), азотная кислота ≥ 65% (Fluka, Ной-Ульм, Германия), раствор гексахлороплатината (IV) водорода (Fluka, Ной-Ульм, Германия), тригидрат хлорида золота (III) (Sigma Aldrich, Германия), гидроксид натрия (Roth , Карлсруэ, Германия), дифторид водорода аммония (Fluka, Ной-Ульм, Германия) и этанол.Для приготовления водных растворов использовалась деионизированная вода. В качестве подложек использовались пластины кремния (100).
Все пластины Si были очищены и удалены от слоев естественного оксида путем погружения в серную кислоту 96% на 1 час и азотную кислоту ≥ 65% на 2 часа, обе в ультразвуковой ванне с последующей промывкой в 1% плавиковой кислоте (HF ), перед использованием. Матрицы NR были приготовлены с использованием поддерживаемых подложкой тонкопленочных шаблонов AAO, приготовление которых было подробно описано в предыдущих работах [22,23,24,25,26].Вкратце, пластины из 100 Si сначала были покрыты тонким адгезионным слоем титана (6 нм), а затем подслоем золота (15 нм) посредством распыления. Поверх этой гетероструктуры напыляли электронным пучком слой алюминия толщиной 500 нм. Анодирование проводили в потенциостатических условиях с использованием щавелевой кислоты с концентрацией 0,2 М при анодировании 70 В с использованием потенциостата (Keithley 2400 SM, Кливленд, Огайо, США). После анодирования оксидный барьерный слой был удален с использованием 5 мас.% Фосфорной кислоты при температуре 30 ° C.Сплавы Au, Pt и AuPt наносили в поры электрохимическим осаждением из водного раствора 8 мМ HAuCl 4 · 3H 2 O, 10 мМ H 2 PtCl 6 и их смесей с разными соотношения смешивания. Для осаждения использовалась электрохимическая рабочая станция (Princeton Potentiostat / Galvanostat Model 263A, AMETEK, Berwyn, PA, USA). Контрольные образцы НК Au и Pt были изготовлены, как описано выше, с использованием 8 мМ HAuCl 4 · 3H 2 O и 10 мМ H 2 PtCl 6 , соответственно.Для сравнения тонкие пленки сплавов Pt и AuPt были обработаны электрохимическим осаждением 10 мМ H 2 PtCl 6 и различными смесями 8 мМ HAuCl 4 · 3H 2 O и 10 мМ H 2 PtCl 6 соответственно. Термическую обработку проводили в трубчатой печи (Linn High Therm FRH, Бад-Франкенхаузен, Германия) при 400 ° C. Электроосажденные пленки Pt нагревали до температуры 800 ° C в течение 1-2 часов. Смесь 10 мл деионизированной воды, 5 мл этанола и 0.Для растворения Si использовали 25 мл дифторида водорода аммония. Образцы были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM, Zeiss Ultra, Оберкохен, Германия), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX, INCA, Oxford, Oxford Instruments, Абингдон, Великобритания), дифракции рентгеновских лучей (XRD, X’Pert Pro-дифрактометр, PANalytical, Кассель, Германия) в режиме скользящего падения с углом скольжения 2 °, гелиевая ионная микроскопия (HIM, Zeiss Orion NanoFab, Zeiss, Оберкохен, Германия) и просвечивающая электронная микроскопия (JEOL 2100f при 200 кВ, Акишима, Япония).Образцы для ПЭМ были приготовлены методом секционирования сфокусированным ионным пучком.
3. Результаты
3.1. Pt Nanorods
Морфология готовых NR Pt показана в b. Они имеют длину примерно 400 нм и средний диаметр 80 нм. Как видно, НК Pt состоят из твердого основания и полого наконечника. Было исследовано поведение этих чистых НК Pt при отжиге при 400 ° C в течение разного времени. При отжиге при 400 ° C в течение 1 ч никаких морфологических или химических изменений обнаружить не удалось.Более длительное время отжига, равное 4 часам, показало частичное сжатие NR, вероятно, в результате уменьшения пористости и разрушение подслоя Au, что могло быть вызвано перемешиванием AuSi или сфероидизацией слоя, как видно на c. Картины XRD, показанные в a, подтверждают, что отжиг до 4 часов не изменяет кристаллическую структуру NR и никакие химические изменения не могут быть обнаружены в пределах разрешения сканирующего электронного микроскопа — энергодисперсионного спектрометра (SEM-EDS). Положения пиков Pt (серый) и Au (оранжевый) отмечены значком a.Слабый пик Au, видимый в a, приписывается подслою Au 15 нм. После термообработок (синие и красные линии) ни образования PtSi, ни сдвига положения пиков не наблюдалось. Эти результаты довольно удивительны, поскольку, как сообщалось, образование PtSi в тонкопленочной гетероструктуре SiAuPt происходит при температурах всего 150 ° C [7]. Как будет показано позже, тонкий адгезионный слой Ti не препятствует образованию PtSi. Более высокие температуры отжига для преодоления энергетического барьера и ускорения образования PtSi не могли быть исследованы, поскольку они привели к коллапсу дискретных NR Pt.По этой причине мы прибегли к исследованию соответствующих образцов тонкопленочных гетероструктур. Образцы электроосажденной пленки Pt толщиной 40 нм на Si с такими же напыленными слоями Ti / Au / Ti, что и образцы Pt NR, были использованы для исследования влияния более высоких температур и времени отжига на межфазные реакции.
( a ) Рентгенограммы готовых наностержней Pt (NR) (черная линия), отожженных при 400 ° C в течение 1 часа (синяя линия) и отожженных при 400 ° C в течение дополнительных 3 часов (красная линия).Пики соответствуют положению характеристических пиков Pt, полученных из эталонного образца (вертикальные серые линии). Подслой Au толщиной 15 нм давал небольшие пики, расположенные в характерных положениях 2θ пиков Au (вертикальные оранжевые линии). ( b ) Микрофотографии Pt NR до отжига в отраженных электронах (BSE), вид сверху и сбоку, и ( c ) после отжига при 400 ° C в течение 4 часов. После отжига NR сжались, и подслой Au был частично сфероидизирован.
Результаты обобщены в дополнительной информации (Рисунок S1).Вкратце, последовательность термообработок от 400 ° C до 800 ° C в течение времени от 1 до 2 часов не привела к образованию какой-либо силицидной фазы. Вместо этого имела место взаимная диффузия между Au и Pt, что привело к образованию сплава, богатого Au (24 ат.% Pt) и богатого Pt (83,7 ат.% Pt), составы которых почти отражают разрыв смешиваемости на фазовой диаграмме AuPt, например, при 800 ° С [27].
3.2. Au Nanorods
Морфология заводских наностержней Au на подложках, аналогичных тем, которые используются для Pt NR, показана на a.Их длина составляет примерно 320 нм, а диаметр — 80 нм. а показывает вид сверху массива NR, где можно наблюдать дискретные NR с однородным химическим составом. Отжиг при 250 ° C в течение 1 часа привел к существенному изменению химического состава NR, что видно на изображении b, d с высоким разрешением для отраженных электронов (BSE), где отчетливо видны темные контрастные NR с некоторыми яркими контрастными колпачками и областями. Такое существенное различие в контрасте изображения BSE представляет собой значительные изменения химического состава внутри NR.
( a ) Вторичные электроны (SE) SEM, вид сверху на Au NR перед отжигом. ( b ) BSE SEM, вид сверху Au NR после отжига при 250 ° C в течение 1 часа. Изображение BSE с высоким разрешением показывает темный контраст в NR с яркими верхними заглушками. ( c , d ) Изображения поперечного сечения BSE при двух разных увеличениях, показывающие структуру NR после отжига. Такой же контраст характерен для НК и кремниевой подложки. Некоторые из НП частично покрыты пленкой Au с боков.Обратите внимание также на наличие толстого слоя Au (яркий контраст) под темными НК Si.
Из последующих исследований мы пришли к выводу, что Au в NR было эффективно заменено Si, преобразовав Au NR в Si NR, и что часть Au была перемещена на концы NR для получения яркого контраста. Это подтверждается in situ энергодисперсионным рентгенохимическим анализом.
Изображения поперечного сечения, показанные в c, d, дополнительно показывают, что большое количество Au диффундировало вниз в кремниевую подложку вместе с диффузией Si вверх в NR.
В отличие от высокостабильных НК Pt на Si, обсуждавшихся ранее, НК Au были нестабильны при отжиге, проявляя значительную взаимную диффузию Au и Si через границу раздела, что приводило к эффективной замене Au на Si / SiO 2 , компенсируемым диффузией Au вниз. к субстрату. Отметим, что такая диффузия происходила при температуре отжига намного ниже температуры эвтектики AuSi. В этом процессе Au NR, безусловно, способствовали образованию Si NR не через жидкую фазу, как в процессе VLS, а просто через явления твердотельной диффузии (мы предлагаем механизм образования Si NR в разделе обсуждения. ).
3.3. Наностержни из наносплава AuPt
Теперь мы исследуем массивы НК из наносплава AuPt, изготовленные аналогично массивам элементарных НК Au и Pt, чтобы изучить, как присутствие Pt в различных концентрациях повлияет на поведение диффузионного превращения, наблюдаемое в НК золота при отжиге. НК из наносплавов AuPt трех различных составов были получены электроосаждением в тонких пленках AAO. Их состав и морфологические особенности перечислены в.
Таблица 1
НК из наносплавов AuPt.Размеры и составы. Размер кластера рассчитывали по данным XRD по формуле Шерера.
Образец | Диаметр NR (нм) | Длина NR (нм) | Содержание Pt (в%) | Размер кластера (нм) | |
---|---|---|---|---|---|
Перед отжигом | После отжига | ||||
S1 | 100 | 350 | 12 | 16,1 | 37,1 |
S2 | 90 | 280 | 43 | 15.2 | 35,4 |
S3 | 90 | 280 | 48 | 14,2 | 36,5 |
Микрофотографии BSE образцов показывают однородный химический контраст в пределах NR гомогенная химия. Образец с наименьшим количеством Pt частично полый (а), в то время как другие образцы твердые. d показывает 111 пиков всех трех образцов до отжига. Видно, что в образцах наблюдается единственный пик, расположенный между характерными пиками элементарного Au и Pt.Положения пиков увеличивались до более высоких значений 2θ с увеличением содержания Pt. По положению пиков определяли содержание Pt в каждом образце с использованием закона Вегарда, как показано в e.
СЭМ-изображения, вид сбоку и сверху массивов NR из наносплава AuPt с различным содержанием Pt и различной формы. ( a ) Образец S1 (12 ат.% Pt): Частично полые NR, длина 350 нм, на вставке показано изображение поперечного сечения, полученное с помощью сканирующего просвечивающего электронного микроскопа (STEM). ( b ) Образец S2 (43 ат.% Pt): компактные NR, длина 280 нм.( c ) Образец S3 (48 ат.% Pt): компактные NR, длина 280 нм. ( d ) Спектры XRD образцов S1 – S3, показывающие 111 пиков, расположенных между характерными положениями пиков Au и Pt. ( e ) Расчетное содержание Pt в трех сплавах с использованием закона Вегарда.
Рентгенограммы образцов после отжига в течение 3 ч при 400 ° C, показанные в d, показывают образование новых фаз. Среди них выделяется ромбоэдрическая интерметаллическая фаза PtSi. Следует отметить, что, по-видимому, Pt полностью израсходовалась из сплава с образованием PtSi, поскольку пики сплава 111 AuPt в d смещены в положение 2θ элементарного Au.Это подтверждает, что фазы наносплава больше не было. Как следствие, интенсивность пика PtSi увеличивается с увеличением исходного содержания Pt в AuPt NR, что означает более высокие массовые доли фазы PtSi. Были также очень слабые пики, которые, возможно, могли быть отнесены к Ti 5 Si 3 , SiO 2, и Si, хотя мы не можем делать окончательных выводов об их образовании.
Микрофотографии BSE НК сплава AuPt после отжига при 400 ° C в течение 3 ч. Самые яркие области — это Au, вторая по яркости — PtSi, а темные области состоят из Si или сплава AuSi.Темный материал поверх NR, вероятно, представляет собой чистый Si. ( a ) Образец S1, ( b ) Образец S2, ( c ) Образец S3. ( d ) Рентгенограммы NR образца S1 сплава AuPt (внизу), образца S2 (в центре) и образца S3 (вверху) после отжига в течение 3 часов при 400 ° C. Пики PtSi отмечены фиолетовым цветом. Адгезивный слой Ti привел к образованию Ti 5 Si 3 . Все образцы отображают пики PtSi. Пики (ранее относящиеся к наносплавам AuPt), которые располагались между положениями чистого Au и чистой Pt, смещались в положение чистого Au 2θ.
Микроскопические исследования показали широкий спектр особенностей, которые суммированы ниже и свидетельствуют о сложности реакций, которым подвергается система. Внимательно изучив микрофотографии BSE отожженных образцов, мы выделили различные оттенки контраста, которые можно отнести к разным основным фазам, идентифицированным на их рентгенограммах. Фаза с наиболее ярким контрастом — это Au (элемент с наивысшим атомным номером в термообработанной системе). Фазой со вторым по яркости контрастом, скорее всего, является PtSi, а более темной фазой, покрывающей части NR, является Si (или Si со шкалой SiO 2 ).Кончик NR всегда был покрыт последним, и можно легко идентифицировать яркие NP внутри NR, которые, вероятно, являются НЧ Au (см. Ниже).
Обращая теперь наше внимание на подложку под NR, которая раньше состояла из Si, покрытого пленкой Au, мы можем различить различные зоны смешения, особенно для Pt-богатых NR, как показано на примере образца S2 (43 ат.% Pt). Существенными особенностями являются: (1) образование пустой зоны Киркендалла за счет слияния вакансий в подложке Si, (2) и присутствие выделений Au в матрице подложки Si.Эти наблюдения согласуются с явлением взаимной диффузии Au и Si на переходах Au / Si, описанным Кросом и Мюре [1]. По их мнению, ориентация кристалла Si оказывает сильное влияние на взаимную диффузию между Au и Si. В наших образцах полости Киркендалла имели характерные V-образные канавки, которые они описывают для кремния 100, реагирующего с золотом. V-образная форма объясняется более медленным растворением атомов Si в направлении 111. Они описывают весь процесс с точки зрения образования метастабильных силицидов золота при температуре около 200 ° C с последующим фазовым разделением монокристаллов Au в сплаве AuSi при более высоких температурах около 400 ° C.В наших образцах отчетливо видны агломераты Au на глубину до 300 нм в подложку. Это означает, что перемешивание должно происходить как в этой области, так и в NR.
Более пристальный взгляд на Образец S2 показывает размер и химический состав зоны смешения ниже NR. ( a ) Зона смешения сплава AuSi глубиной 250 нм с внедренными частицами и полостями Au. ( b ) V-образные полости в зоне смешения с НЧ Au (светлые пятна).
NR образовались после отжига наночастиц PtSi и Au, окруженных Si, и, возможно, поверхностного слоя Si / SiO 2 .Полости были вызваны более быстрой восходящей диффузией Si в NR по сравнению с нисходящей диффузией Au. Мигрирующие атомы Si легко реагируют с атомами Pt с образованием силицида. Следовательно, атомы Pt постепенно выходили из твердого раствора наносплава, оставляя атомы элементарного Au для накопления. Диффузия Si ускоряется присутствием атомов Au, отклоненных при образовании PtSi. Поскольку известно, что Si диффундирует на поверхность и окисляется в переходах Au / Si (см. Также рисунок S3, дополнительную онлайн-информацию) [5], материал с темным контрастом на самом конце NR, скорее всего, был Si, покрытым тонкой SiO 2 шкала .Примечательно, что образцы с наибольшим исходным количеством Pt показали наименьшее количество Si / SiO 2 дюйма. Это может быть связано с образованием PtSi, который захватывает и ограничивает поток Si, в конечном итоге препятствуя их миграции к вершине NR. Пока свободные атомы Pt были доступны в наносплаве для реакции с Si, они действовали как диффузионный барьер. После того, как все атомы Pt были израсходованы для образования PtSi, атомы Si могли мигрировать к вершине NR. Это произошло, когда содержание Pt в исходном сплаве AuPt было низким.
Теперь мы сфокусируемся на образце Au12Pt NR, поскольку он обладал некоторыми интересными микроструктурными особенностями, а именно наночастицами Au и PtSi, которые, казалось, были встроены в матрицу Si в структуре NR. Микрофотография вида сверху b показывает, что NR отображают коронки NP. Изображение, полученное с помощью гелиевого ионного микроскопа (HIM) на c (Рисунок S2), раскрыло дополнительную деталь, а именно то, что наночастицы были буквально встроены в фазу Si / SiO 2 . Исследования этого образца после отжига методом ПЭМ и ПЭМ подтвердили аморфную природу оболочки Si / SiO 2 , показанной на d.Дальнейший анализ встроенных НП выявил их многофазный характер.
Электронно-микроскопические изображения образца S1. ( a ) SEM BSE поперечного сечения. ( b ) Микрофотография SEM BSE, вид сверху, показывающая кончики NR, отображающие коронки встроенных NP. ( c ) Изображение SE, полученное с помощью гелиевого микроскопа (HIM), показывающее морфологию полого кончика NR после отжига. NR в середине (стрелки) (специально) подвергнуты наномеханической обработке под определенным углом, чтобы показать, что наночастицы Au встроены в матрицу Si.( d ) STEM-изображение ламели NR, показывающее наночастицы Au, внедренные в матрицу из аморфного Si (см. Дифрактограмму выбранной области ( e )). Пленка в верхней части NR — это вольфрамовая пленка, которая служит опорой для ламелей во время обработки сфокусированным ионным пучком (FIB).
Например, электронограмма на выбранной площади (SAED) показывает, что большие частицы в основании NR состояли из смеси двух разных нанофаз, а именно Au и PtSi, как в примере на рисунке S4a.Более мелкие частицы, которые образовывались далеко от основы NR, требовали дифракции нанопучка, поскольку они были слишком малы для обычного SAED. Они тоже в значительной степени состоят из смеси нанофаз Au и PtSi, как показано в спектре EDS на рисунке S4c. Было трудно получить легко различимую композитную дифракционную картину в этой области, так как было трудно найти хорошую ось зоны для обеих нанофаз. Результаты EDS для выбранной области могут быть получены для более крупных наночастиц вблизи основания NR, что также подтвердило присутствие Au и Pt в этой области.Основываясь на приведенных выше исследованиях XRD и TEM, мы установили присутствие НЧ Au и PtSi, которые были внедрены в аморфные NR Si / SiO 2 .
4. Обсуждение
Результаты, представленные выше, показывают, что диффузионные явления на границе раздела между НК наносплава Au / AuPt и подложкой Si привели к образованию специфических нанофаз, распределение и количество которых во многом зависели от состава выращенного материала. NRs. Однако чистые НК Pt оставались неизменными при максимальной температуре и времени отжига, исследованных здесь.Этот результат, на первый взгляд, противоречит тому, что было опубликовано до сих пор о напыленных слоях Pt на Si [5,6]. Однако следует иметь в виду, что распыление, как высокоэнергетический процесс, приводит к перемешиванию Pt с основным материалом [6]. Образовавшаяся метастабильная система легко реакционноспособна, и силициды Pt образуются при довольно низких температурах отжига. Это контрастирует с электроосаждением, которое приводит к четко разделенным слоям при комнатной температуре. Наши результаты об отсутствии какой-либо силицидной фазы после отжига электроосажденного слоя Pt на Si / Ti / Au даже при температурах до 800 ° C, рисунок S1 (дополнительная информация), подтвердили, что перемешивание является предпосылкой для образования силицида Pt.Чтобы еще больше усилить это, на ту же гетероструктуру, что и выше, напыляли слой Pt толщиной 5 нм. Картины XRD, полученные в распыленном, неотожженном состоянии, однозначно показали, что полученный слой на самом деле был метастабильным наносплавом AuPt, поскольку пики 111 находились между пиками чистого Au и Pt (рисунок S5, дополнительная информация). Отжиг этой системы легко приводил к образованию PtSi со смещением пика Au 111 в свое характерное положение. В отличие от электроосажденной чистой Pt, атомы Au в чистых наносплавах Au и AuPt легко диффундируют из NR, позволяя Si из подложки диффундировать в NR.Следовательно, это возможный способ изготовления массивов Si NR, начиная с Au NR на Si-подложке. Это происходило за счет твердотельной диффузии при температурах намного ниже, чем температура эвтектики AuSi. Это характерно отличается от метода выращивания Si NR методом VLS, в котором капля жидкости эвтектического сплава AuSi образуется на вершине, что позволяет атомам Si непрерывно добавляться к NR из эвтектической жидкости. В методе VLS эвтектический сплав AuSi окончательно затвердевает на острие, когда система охлаждается до комнатной температуры.Такая капля эвтектического сплава не образовывалась при нашем способе изготовления Si-НК. Кроме того, здесь не используется газовая фаза, как в методе VLS для пополнения атомов Si. Si диффундировал в НК из подложки.
Взаимодиффузия между Au и Si хорошо изучена, поскольку имеет отношение к соединению золотой проволокой и омическим контактам в микроэлектронике. Считается, что связи Si – Si ослабляются в присутствии атомов Au, что обеспечивает быструю диффузию Si в Au. Во многих исследованиях тонких пленок было показано, что Si из подложки достигает поверхности через пленку Au и окисляется, что побудило исследователей описать поверхность как «сток химического потенциала».Движущая сила диффузии Si к поверхности, скорее всего, была связана с гораздо более низким химическим потенциалом поверхности, чем у Au. Buttner et al. [28] использовали метод, напоминающий технологию VLS, для аксиального преобразования Si NR, выращенного методом молекулярной эпитаксии, в NR SiO 2 при 850 ° C с использованием капли Au в качестве катализатора на концах NR. Скорость превращения Si в SiO 2 была намного выше, чем при обычном диффузионном окислении с поверхностей. Они обнаружили, что SiO 2 , образованный над каплей Au, постепенно выталкивал каплю вниз к подложке по мере того, как происходило преобразование SiO 2 .Путь диффузии для атомов Si проходит от NR через каплю Au к поверхности для окисления, что снова повторяет роль поверхности как стока химического потенциала. Этот механизм происходит даже при низких температурах, ниже температуры эвтектики (при 250 ° C) системы AuSi, если реакция окисления Si может быть ускорена за счет влажной среды. Этот эксперимент по преобразованию Si NR в SiO 2 NR похож на нашу ситуацию, описанную в этой статье, но окружающая среда не окислялась.Следовательно, атомы Si, достигшие стока химического потенциала поверхности, оставались в значительной степени неокисленными (однако на поверхности могла образовываться тонкая пленка SiO2). В результате атомы Au вытеснялись из NR в подложку, возможно, благодаря внутренним напряжениям, вызванным диффузией. Результатом была ограниченная осевая диффузия и рост Si, который принял изначальную морфологию Au NR. Поток Si был выше потока Au, следовательно, в подложке вблизи границ NR образовывались пустоты Киркендалла.
Наличие пленки Au на вершине NR в некоторых случаях могло быть связано с некоторым препятствием для диффузии Au. В запланированном эксперименте Buttner et al. намеренно нанесение тонкого слоя SiO 2 на острие Si NR перед нанесением Au [23]. Они показали, что Au и Si не могут диффундировать через этот оксидный слой, и, таким образом, образование SiO 2 NR было остановлено. Фактически, Au перестало действовать как катализатор из-за этого диффузионного барьера. Точно так же образование оксидной окалины на Si NR могло предотвратить диффузию части Au из NR в нашем случае.
В отношении наносплавов AuPt можно предложить механизм, аналогичный чистому Au. Прежде всего следует отметить, что объемная система AuPt показывает разрыв смешиваемости ниже 1620 ° C с образованием двух гранецентрированных кубических (ГЦК) фаз, фазы, богатой Au на стороне Au и фазы, богатой Pt, на стороне Pt. [27]. Затем мы можем утверждать, что наносплавы AuPt с высокими концентрациями Pt были метастабильными и должны приводить к фазовому разделению при термообработке. Это было показано Braidy et al. [29], которые исследовали фазовое расслоение в наночастицах AuPt при термообработке при температурах от 300 до 800 ° C.Их результаты показали, что концентрация Au в НЧ была больше, чем предсказывается фазовой диаграммой для объемного материала [27]. Кроме того, Pt легко реагирует с Si с образованием стабильных (и метастабильных) силицидов Pt с различной стехиометрией и структурой [17], среди которых было эквиатомное соединение PtSi с ромбоэдрической структурой (пространственная группа Pnma). Выше мы показали, что это соединение преимущественно образуется в нашей системе.
Состав и содержание фаз в конечных нанофазных NR, полученных в системах сплавов AuPt, можно было изменять, изменяя исходный состав сплава и условия отжига.
Тогда было несложно интерпретировать микроскопические изображения, вызывающие диффузию Si по направлению к AuPt NR и твердотельную реакцию с Pt. Образование PtSi продолжалось до тех пор, пока не израсходовалась вся Pt, в то время как Au отбрасывалось на границе раздела. Таким образом, образование PtSi сопровождалось диффузией Si по направлению к наконечнику NR (и диффузией Au по направлению вниз), как описано выше для чистого Au. В результате были получены композитные НК с фазами PtSi, Au и Si / SiO 2 . Коронки НЧ, изображенные на b, вероятно, образовались по мере продвижения фронта Si, аналогично случаю, описанному выше для чистых НК Au.Сфероидизация, вероятно, произошла из-за более высокой температуры отжига НП AuPt.
Схема предлагаемого механизма для Au и AuPt NR приведена в. Когда чистые NR Pt находились на Si-подложке, такая ускоренная диффузия Si к острию NR не происходила, возможно, потому, что Pt не ослаблял связи SiSi, как в случае Au. Следовательно, любая реакция ограничивалась интерфейсом, как и большинство других реакций интерфейса. Это был бы очень медленный процесс и, следовательно, не был обнаружен при большинстве температур, за исключением высоких температур в наших экспериментах.
Схема механизмов, предложенных для управления образованием Si / SiO 2 NR посредством восходящей аксиальной твердотельной диффузии Si и нисходящей диффузии Au к подложке. При отжиге чистых НК Au на подложке Si образовывались только НК Si / SiO 2 с остаточным Au. При отжиге AuPt на Si в оболочке Si / SiO 2 образовывались дискретные фазы, в основном наночастицы PtSi и Au. ( A ) Обозначает AuPt NR после выращивания. ( B ) При отжиге частицы, богатые платиной, образовывались в богатой золотом матрице и сопровождались взаимной диффузией.( C ) Реакция протекает с образованием интерметаллида PtSi и диффузией Au в Si. ( D ) Продукты реакции с образованием Si / SiO 2 NR, которые содержали НЧ PtSi и НЧ Au из Au, которые не диффундировали в подложку Si.
5. Выводы
В этой работе мы пролили свет на сложные взаимодействия между подложкой Si и наносплавами Au, Pt и AuPt в формах NR. Мы показали, что в чистых NR Pt и тонких пленках Pt на подложках Si не наблюдались взаимная диффузия или взаимодействия, пока не были достигнуты условия отжига до 800 ° C в течение 4 часов.Следовательно, Pt-NR были очень стабильными, когда они были получены на подложках Si.
В случае чистых НК Au на подложках Si, однако, наблюдалась явная взаимная диффузия даже при температурах отжига до 150 ° C, что приводило к превращению НК Au в НК Si. Также была очевидна значительная диффузия Au в подложку, и в подложке были обнаружены пустоты Киркендалла. Следовательно, НК Au на подложках Si были очень нестабильными. Это можно объяснить ускоренной диффузией Si через Au к поверхности NR, что обычно наблюдается в методе VLS для получения Si / SiO 2 NR.Это может быть жизнеспособным методом изготовления наностержней Si на подложках Si при низких температурах путем твердофазной диффузии без привлечения какой-либо паровой фазы, как в методе VLS.
В случае НК из наносплава AuPt на подложке Si взаимодействия были сложными при отжиге. Отмечена значительная диффузия Si в НК, приводящая к образованию PtSi, помимо присутствия элементарных фаз Au, Pt и Si после отжига при 400 ° C в течение 3 часов. Относительное количество фаз зависело от содержания Pt в исходном наносплаве.При низком исходном содержании Pt (12 ат.%) Элементная Pt после отжига не обнаружена; вся Pt была преобразована в PtSi. Для наносплавов с более высоким содержанием Pt часть остаточной элементарной Pt оставалась вместе с PtSi после отжига, что указывает на ее неполное потребление для реакции образования силицида. Остаточная Pt препятствовала диффузии Si к вершине NR, как это наблюдалось в случае чистого Au NR, поскольку атомы Pt захватывали поток Si и связывали их в фазе PtSi. Только после того, как все атомы Pt в наносплаве NR были израсходованы для образования PtSi, диффузия Si через сплав могла произойти в направлении острия NR.
Это исследование показывает, что присутствие Au с Pt сильно способствует образованию PtSi, что можно объяснить ускоренной ограниченной аксиальной диффузией Si в Au-матрицу сплава NR. Как следствие, как только все атомы Au диффундируют в подложку, поток Si должен прекратиться, эффективно прекращая последующую реакцию с Pt. Следовательно, атомы Pt не играют активной роли в процессе взаимной диффузии, но легко захватывают диффундирующие атомы Si с образованием силицидной фазы, что приводит к смешанным нанофазным наностержням, которые могут иметь полезные свойства, поскольку структура состоит из гетеропереходов двух полупроводниковых фаз. Si и PtSi.
Потенциальные области применения наносплавов AuPt в основном связаны с (электро) катализом. Плазмоника также может быть интересной областью применения, поскольку присутствие Pt-синего смещает пик поглощения Au для определенных концентраций Pt (будет опубликовано). Термическая обработка сплавов AuPt с низким содержанием Pt приводит к образованию наночастиц Au в оболочке Si / SiO 2 , которая должна защищать их от внешних воздействий, что также может быть интересно для плазмонных приложений.
Дополнительные материалы
Следующие материалы доступны в Интернете по адресу https: // www.mdpi.com/2079-4991/10/1/68/s1, Рисунок S1: электроосажденный слой Pt толщиной 40 нм до и после отжига, Рисунок S2: изображение образца S1, полученное с помощью гелиевого микроскопа (HIM). Рисунок S3: Поперечное сечение разрушенного слоя Au на сканирующем электронном микроскопе. Рисунок S4: ПЭМ-изображения, электронограммы выбранной области и EDS-анализ для образца Au12Pt NR. Рисунок S5: СЭМ-изображение и рентгенограммы напыленного слоя Pt на гетероструктуре Si / Ti / Au до и после отжига.
Вклад авторов
Концептуализация, М.Э.-С .; методология, Н. и A.L .; проверка, M.E.-S. и Т.С.; формальный анализ, М.Е.-С. и Т.С.; расследование, N.B., A.L., Y.Y.T., and J.F .; ресурсы, M.E.-S. и Т.С.; курирование данных, M.E.-S .; письменная — подготовка оригинального черновика, N.B. и A.L .; написание — просмотр и редактирование, M.E.-S. и Т.С.; надзор, М.Е.-С. и H.-G.R. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование
Это исследование не получало внешнего финансирования.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Крос А., Мюре П. Свойства переходов благородный металл / кремний. Матер. Sci. Rep. 1992; 8: 271–367. DOI: 10.1016 / 0920-2307 (92) -K. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Хираки А., Шуто К., Ким С., Каммура В., Ивами М. Межфазная реакция при комнатной температуре в системах Au-полупроводник. Прил. Phys. Lett. 1977; 31: 611–612. DOI: 10,1063 / 1,89799. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Халтман Л., Робертссон А., Хентцелл Х.Т.Г., Энгстрём И., Псарас П.А. Кристаллизация аморфного кремния при тонкопленочной реакции золота.J. Appl. Phys. 1987; 62: 3647–3655. DOI: 10,1063 / 1,339244. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Вольфенбюттель Р. Низкотемпературное промежуточное соединение пластин Au-Si; эвтектическая или силицидная связка. Приводы Sens. A Phys. 1997. 62: 680–686. DOI: 10.1016 / S0924-4247 (97) 01550-1. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Хираки А. Низкотемпературная миграция кремния в тонких слоях золота и платины. Прил. Phys. Lett. 1971; 18: 178–181. DOI: 10,1063 / 1,1653615. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Канамори С. Исследование проникновения платины в кремний в системах металлизации пучка Ti / Pt / Au свинцом.Тонкие твердые пленки. 1981; 75: 19–27. DOI: 10.1016 / 0040-6090 (81)dc.contributor.advisor | Eichhorn, Bryan | ru_US |
dc.contributor.author | Zhou, Shenghu | ru_US |
dc.date.accessed | 2007-06-22T05: 32: 21Z | |
dc.date.available | 2007-06-22T05: 32: 21Z | |
dc.date.issued | 2007-03-28 | |
постоянного тока.идентификатор.uri | http://hdl.handle.net/1903/6722 | |
dc.description.abstract | В данной работе разрабатываются методы синтеза биметаллических наноматериалов AuPt и CuPt, контролируемых архитектурой. Гетероагрегат AuPt, сферические наночастицы сплава AuPt и нанопроволоки сплава AuPt получали последовательным методом или методом совместного восстановления. Уникальные гетероагрегатные наноструктуры AuPt, синтезированные методом последовательного восстановления, содержат ядра Au с усиками Pt, отходящими от поверхностей Au.Наночастицы или нанопроволоки сплава AuPt были приготовлены методом быстрого совместного восстановления. Этот метод быстрого совместного восстановления предотвращает разделение фаз и улавливает метастабильную фазу сплава AuPt. Гетероагрегат AuPt, сферические наночастицы сплава, нанопроволоки сплава и описанные структуры ядро-оболочка Au @ Pt представляют собой редкий пример биметаллической системы, содержащей все архитектуры, описанные в литературе. Кинетически стабилизированные наночастицы ядро-оболочка Cu @ Pt были получены осаждением Pt на наночастицы Cu.Частицы Cu @ Pt проявляют высокую устойчивость к легированию при отжиге. Напротив, частицы Pt @ Cu легко трансформируются в структуры сплава в тех же условиях. Эта аномальная стабильность частиц Cu @ Pt объясняется эффектом переноса массы Киркендалла, когда собственное направление диффузии от Pt к Cu затрудняется ограниченным количеством вакансий в ядрах Cu. Эти архитектурно контролируемые биметаллические наноматериалы применялись в устойчивых к CO реакциях окисления водорода и нейтрализации NOx с водородом.В топливе h3 / CO / O2 наночастицы сплава AuPt толерантны к окислению водорода, а наночастицы гетероагрегата AuPt демонстрируют повышенное предпочтительное окисление CO в присутствии промоторов Fe. В реакции NO / h3 наночастицы Cu @ Pt сохраняют высокую активность частиц чистой Pt и обладают более высокой селективностью по N2. В условиях 4/1 h3 / NO селективность по N2 по сравнению с катализатором Cu @ Pt составляет 45%. Напротив, в тех же условиях чистый катализатор Pt показывает селективность 22%.Катализатор Pt @ Pd увеличивает активность, а также селективность за счет эффекта приповерхностного сплава. | ru_US |
формат постоянного тока, объем | 7444924 байта | |
dc.format.mimetype | application / pdf | |
dc.language.iso | ru_US | |
dc.title | Архитектурно контролируемые биметаллические наночастицы для гетерогенного катализа | ru_US |
постоянного тока.тип | Диссертация | en_US |
dc.contributor.publisher | Цифровое хранилище в Университете Мэриленда | ru_US |
dc.contributor.publisher | Университет Мэриленда (Колледж-Парк, Мэриленд) | ru_US |
DC Contributor.department | Chemistry | en_US |
dc.subject.pqcontrolled | Химия, неорганическая | ru_US |
постоянного тока.subject.pqcontrolled | Химия, Физика | en_US |
dc.subject.pquncontrolled | Наночастицы | ru_US |
dc.subject.pquncontrolled | гетерогенный катализ | ru_US |
dc.subject.pquncontrolled | Допуск CO | en_US |
dc.subject.pquncontrolled | Реакции удаления NOx | ru_US |
постоянного тока.subject.pquncontrolled | Биметаллический | en_US |