Физико-химические основы каталитического синтеза углеродных нанотрубок

Физико-химические основы каталитического синтеза углеродных нанотрубок

Автор: Усольцева, Анна Николаевна

Шифр специальности: 02.00.15

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2007

Место защиты: Новосибирск

Количество страниц: 150 с. ил.

Артикул: 3383718

Автор: Усольцева, Анна Николаевна

Стоимость: 250 руб.

Физико-химические основы каталитического синтеза углеродных нанотрубок  Физико-химические основы каталитического синтеза углеродных нанотрубок 

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
1.1. Строение и свойства УНТ
1.1.1. Классификация нитевидных частиц углерода.
1.1.2. Строение УНТ.
1 Хиральность УНТ
1.1.4. Методы исследования структу ры УНТ
1.1.5. Физикохимические свойства углеродных нанотрубок
и возможности их практического использования.
1.2. Основные методы синтеза УНТ.
1.2.1. Электродуговой синтез.
1.2.2. Метод лазерного испарения графита.
1.2.3. Другие методы испарения графита.
1.2.4. Метод каталитического пиролиза углеродсодержащих соединений.
1.2.5. Сравнительный анализ методов синтеза УНТ
. Анализ предлагаемых в литературе механизмов
каталитического синтеза УНТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Приготовление катализаторов синтеза УНТ.
2.1.1. Синтез катализаторов методом магнетронного распыления.
2.1.2. Синтез катализаторов методом термического испарения металла.
2.1.3. Синтез катализаторов методом полимеризованных
комплексных предшественников.
2.2. Реактивы, использованные в работе.
2.3. Синтез УНТ методом каталитического разложения
углеводородов, этанола и диспропорциоиирования СО .
2.4. Физикохимические методы исследования.
2.4.1. Просвечивающая электронная микроскопия
2.4.2. Сканирующая электронная микроскопия.
2.4.3. Рентгенофазовый анализ
2.4.4. Сканирующая микроскопия атомных сил.
2.4.5. Спектроскопия комбинационного рассеяния.
2.4.6. Химический элементный анализ
2.4.7. Исследование автоэмиссионных свойств УНТ
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАДИИ
ЗАРОДЫШЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛЕРОДА НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА
3.1. Анализ роли стадии зародышеобразования углерода на поверхности металла
3.2. Взаимосвязь фазовых равновесий и процессов
формирования отложений на поверхности металлических катализаторов
. Выбор модели углеродного зародыша
3.4. Зависимость критического радиуса углеродного
зародыша от реакционных параметров синтеза УНТ.
3.5. Однопараметрическая чувствительность
зависимости гсгН от реакционных параметров.
3.6. Сопоставление результатов расчетов
с литературными экспериментальными данными о диаметрах синтезируемых УНТ.
3.7. Механизм формирования бамбукоподобных нанотрубок
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 3.
4. КАТАЛИЗАТОРЫ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
4.1. Ее, Со, К1содержащие катализаторы, закрепленные на , синтезированные методом полимеризованных комплексных предшественников
4.2. Со8Ю2 и Сосодсржащие катализаторы, закрепленные на ЛЬОзпластипы
4.5. М1содержащие катализаторы, закрепленные на поверхности Бипластии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 4.
5. КАТАЛИТИЧЕКИЙ СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
5.1. Влияние температуры процесса на тип и диаметр образующихся УНТ
5.1.1. Исследование влияния температуры на синтез УНТ на примере реакции каталитического диспропорциоиирования СОНг на катализаторе СоЗЮгЛЬО
5.1.2. Исследование влияния температуры на синтез УНТ на примере реакции каталитического пиролиза С2Н5ОНН2 на катализаторах СоБЮгАЬОз и
5.2. Влияние условий восстановления катализатора на его активность и селективность в синтезе УНТ на примере реакции каталитического пиролиза СН
на катализаторах и .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 5.
6. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ СИНТЕЗ УНТ И ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
6.1. Разработка высокопроизводительных катализаторов селективного синтеза многослойных УНТ
6.2. Синтез углеродных нанотрубок, закрепленных на твердых подложках.
6.2.1. Синтез покрытий на основе УНТ на кремниевых
и корундовых подложках.
6.2.2. Синтез массивов УНТ с использованием литографических масок
6.2.3. Синтез УНТ на вольфрамовых игольчатых катодах.
6.2.4. Исследование эмиссионных свойств покрытий из УНТ
6.2.5. Синтез изолированных однослойных нанотрубок
на поверхности кремниевых подложек.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВЕ 6.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Хиральность трубки обозначается символами т, п, указывающими координаты шестиугольника, который в результате сворачивания графитовой плоскости должен совпасть с шестиугольником, находящимся в вершине координат. Другой способ обозначения хиральности состоит в указании угла в между направлениями сворачивания нанотрубки и направлением, в котором соседние шестиугольники имеют общую сторону. В этом случае для полного описания геометрии нанотрубки необходимо указать ее диаметр. Связь между индексами хиральности т, п и углом в задается соотношением
в агсШп
. Так, ахиральные НТ типа кресла характеризуют индексами п,п, типа зигзаг п,0, хиральные п,ш. Рисунок 1. Схема сворачивания графитовой плоскости для нанотрубок различных типов. Для исследования строения однослойных и многослойных углеродных нанотрубок широко применяют методы, обладающие пространственным разрешением атомного масштаба, такие как просвечивающая электронная микроскопия, туннельная и атомносиловая микроскопия. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения позволяет определять число углеродных слоев, образующих нанотрубку, ее внешний и внутренний диаметры, наличие дефектов структуры. С использованием микроскопии атомных сил можно с высокой точностью определить диаметр углеродной нанотрубки, горизонтально расположенной на плоской подложке. Сочетание методом просвечивающей и атомносиловой микроскопии позволяет получать трехмерную картину строения углеродных нанотрубок1. Метод сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии позволяет проводить исследование структуры однослойных НТ на атомном уровне и экспериментально определять электронные характеристики индивидуальной нанотрубки2. Однако, использование этих методов является очень трудоемким процессом при исследования объемных образцов . Согласно квантовой теории5, процесс КР состоит из двух связанных между собой актов поглощения падающего фотона с энергией Ьсо1 и испускания фотона с энергией ш5, где со3 С щ. Так как углеродные нанотрубки представляют собой слои графита, свернутые в цилиндры, спектр комбинационного рассеяния света в ОСНТ подобен спектру хорошо упорядоченного пиролитического графита. Отличие состоит в расщеплении тангенциальной моды, включающей колебания атомов углерода, параллельные поверхности нанотрубки, и в появлении в спектре КР дополнительной моды в области акустических частот. В работе6 был впервые приведен характерный спектр КР однослойных УНТ и были проанализированы причины зависимости формы спектра от диаметра нанотрубок. Были рассмотрены все типы колебательных мод нанотрубки, среди которых была выделена, так называемая, дыхательная мода, представляющая собой радиальные колебания нанотрубки как целого. Было показано, что частота именно этой моды существенно зависит от диаметра и может использоваться для оценки геометрических параметров нанотрубок. В общем случае, частота дыхательной моды зависит от диаметра нанотрубки следующим образом
со С2, где со частота КР в см1, I диаметр нанотрубки в нм, С и С2 константы. Таким образом, анализ спектров КР углеродных продуктов позволяет судить о наличие в образце однослойных УНТ, по положению дыхательной моды в КР спектре можно определить диаметр соответствующей однослойной нанотрубки. О 1 о о о 4 V 1 Г4 V 5 о о о с о . А г О. I О г ет мпг
0. Рисунок 1. Зависимость энергии разрешенных оптических переходов от диаметра ОСНТ т. Катауры. Белые точки относятся к полупроводниковым нанотрубкам, черные к металлическим. В этой же работе было показано, что КР спектры ОСНТ претерпевают изменение с изменением лазерной возбуждающей частоты. На рис. КР спектры образца ОСНТ, записанные на пяти различных лазерных частотах. Можно видеть, значительное изменение в распределении частот пиков, в особенности в случае линии в окрестности 6 см1, относящейся к радиальной дыхательной моде. Рисунок 1. КР спектры образца однослойных УНТ записанные при комнатной температуре на пяти различных лазерных частотах. Углеродные нанотрубки сочетают в себе свойства молекул и твердого тела и могут рассматриваться как промежуточное состояние вещества. В первые годы после открытия нанотрубки рассматривались как продолговатые фуллерены.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.180, запросов: 121