Применение метода рентгеноэлектронной спектроскопии для исследования химического строения металлоуглеродных нанотрубок

• Автор: Макарова, Людмила Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ АЛЛОТРОПНЫХ ФОРМ УГЛЕРОДА

1.1. Графит, алмаз и карбин

1.1.1. Исследования атомной и электронной структуры

графита и алмаза

П.П. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия

1.1.1.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

1.1.1.3. Сателлитная структура спектров

1.2. Фуллерены
1.2.1. Геометрия молекулы фуллерена и
кристаллическая решетка фуллерита
1.2.2. Получение фуллеренов
1.2.3. Применение фуллеренов
1.2.4. Экспериментальные и теоретические исследования электронной структуры фуллеренов
1.3. Углеродные нанотрубки
1.3.1. Структура углеродных нанотрубок и их разновидности
1.3.2. Методы получения углеродных нанотрубок
1.3.3. Применение углеродных нанотрубок
1.3.4. Исследования атомной и электронной структуры углеродных нанотрубок
1.3.5. Модели образования и роста углеродных нанотрубок
1.4. Выводы
Глава 2. МЕТОД РЕНТГЕНОЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2.1. Основные принципы метода РЭС и его возможности
2.2. Принцип действия рентгеноэлектронного магнитного спектрометра с двойной фокусировкой

Глава 3. РАЗВИТИЕ МЕТОДА РЭС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ
3.1. Развитие методики проведения эксперимента
3.1.1. Объекты исследований
3.1.2. Устранение эффектов зарядки поверхности образцов
3.1.3. Выбор оптимального режима съемки спектров
3.2. Развитие методики идентификации С Is- спектров
исследуемых образцов
3.2.1. Исследование С1 s спектра графита
3.2.2. Рентгеноэлектронное исследование фуллеренов С60
3.3. Калибровка рентгеноэлектронных спектров
3.4. Изучение углеродных наносистем с известной структурой
3.4.1. Рентгеноэлектронное исследование углеродных однослойных нанотрубок
3.4.2. Рентгеноэлектронное исследование углеродных многослойных нанотрубок
3.4.3. Исследование Cls спектра аморфного углерода
3.5. Выводы
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕНТГЕНОЭЛЕКТРОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ
4.1. Исследование металлоуглеродных нанотрубок, полученных из смеси антрацена и хлоридов металлов
4.1.1. Влияние содержания солей непереходных металлов на выход металлоуглеродных нанотрубок
4.1.2. Исследования металлоуглеродных нанотрубок, полученных из смеси антрацена и хлоридов переходных 3d- металлов
4.2. Сравнение результатов рентгеноэлектронных исследований с данными просвечивающей электронной микроскопии
4.3. Сравнительное исследование наноструктур, полученных методами электродугового синтеза и низкоэнергетического синтеза из ароматических

углеводородов
4.4. Исследования металлоуглеродных тубуленов, полученных из поливинилового спирта в слоистых минеральных средах
4.5. Использование метода РЭС для контроля за процессом синтеза металлоуглеродных нанотрубок
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

1.2. Фуллерены
1.2.1. Геометрия молекулы фуллерена и кристаллическая решетка
фуллерита
В противоположность алмазу, графиту и карбину, фуллерен является новой формой углерода по существу. Молекула С6о содержит фрагменты с пятикратной симметрией (пентагоны), которые запрещены природой для неорганических соединений. Поэтому следует признать, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит) - это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.
Из правильных шестиугольников легко выкладывается плоская поверхность, однако ими не может быть сформирована замкнутая поверхность. Для этого необходимо часть шестиугольных колец разрезать и из разрезанных частей сформировать пятиугольники. В фуллерене (рис. 10) плоская сетка шестиугольников (графитовая сетка) свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. Образуется структура - усеченный икосаэдр, который имеет 10 осей симметрии третьего порядка, 6 осей симметрии пятого порядка. Каждая вершина этой фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Каждый атом углерода в молекуле Сбо находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки 0,1 нм, радиус молекулы Сбо 0,357 нм. Длина связи С—С в пятиугольнике - 0,143 нм, в шестиугольнике - 0,139 нм.
Молекулы ВЫСШИХ фуллеренов С70 С74, С76, с84 , С164, С|92, С216, также имеют форму замкнутой поверхности.