Электродуговой синтез одностенных углеродных нанотрубок в присутствии азота и бора и исследование их свойств

• Автор: Гребенюков, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Нанотрубки как одна из аллотропных форм существования

углерода

1.2. Методы синтеза нанотрубок

1.3. Механизм роста нанотрубок при электродуговом синтезе

1.4. Методы исследования нанотрубок

1.5. Оптическое поглощение в суспензиях индивидуальных

одностенных углеродных нанотрубок

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДИК

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ НАНОТРУБОК ИЗ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СМЕСИ С+ВХ В АТМОСФЕРЕ ГЕЛИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
3.1. Предпосылки эксперимента
3.2. Оптимизация синтеза нанотрубок из смеси В№С
3.3. Просвечивающая микроскопия синтезированных материалов.
3.4. Оптическая диагностика материалов, синтезированных из ВЫ:С
смеси
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

ЭЛЕКТРОДУГОВЫМ МЕТОДОМ В АТМОСФЕРЕ АЗОТА И ИХ ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА
4.1. Перспективы электродугового синтеза нанотрубок в атмосфере азота
4.2. Синтез одностенных углеродных нанотрубок в азотной атмосфере
4.3. Оптические исследования углеродного материала, синтезированного
в азотной атмосфере
ГЛАВА 5. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОТРУБОК, СИНТЕЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДУГОВЫМ МЕТОДОМ ИЗ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СМЕСИ С + ВХ + В4С
5.1. Обоснование эксперимента
5.2. Реализация синтеза
5.3. Исследование синтезированных материалов с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света
5.4. Полимерные плёнки с использованием нанотрубок, полученных из модифицированной каталитической смеси
5.5. Генерация ультракоротких импульсов в оптоволоконных лазерах.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
Библиография

ВВЕДЕНИЕ
Материалы из структур, обладающих пониженной размерностью, привлекают внимание современных исследователей [1; 2]. Характерным примером квазиодномерной структуры является углеродная нанотрубка [3]. Основным достоинством углеродных нанотрубок является высокая вариативность их электронных характеристик — в частности, ширины запрещённой зоны — при практически неизменных физических параметрах. Однако эта вариативность является стохастической, и получение нанотрубок с наперёд заданными электронными характеристиками затруднено. Этот факт представляет фундаментальную проблему на пути массового применения углеродных нанотрубок в промышленности.
Стандартным методом управления шириной запрещённой зоны материала является его легирование донорными или акцепторными примесями. В случае углеродных нанотрубок возможна реализация двух подходов — легирование на этапе синтеза [4-8] и обработка изначально чистого материала [9; 10]. Вне зависимости от выбранного способа, внедрение примесных атомов в атомную структуру углеродной нанотрубки приводит к нарушению её структурной устойчивости.
Более выгодным с точки зрения стабильности атомной структуры является синтез гетерофазных В14С нанотрубок, состоящих одновременно из атомов углерода, азота и бора. Соотношение числа атомов азота и бора в такой структуре близко к 1 (ВХЫХСУ), что и обеспечивает стабильность, а ширина запрещённой зоны в ней определяется соотношением В№С.
Свойства такого гибридного материала были предсказаны с помощью математического моделирования структуры нанотрубки [11; 12], однако
практических исследований его свойств фактически не проводилось ввиду отсутствия достаточных для исследований количеств материала.

поверхность будет загрязнена, и их плотность увеличится. В результате суспензия из очищенных нанотрубок может содержать в себе не весь спектр синтезированных. Контроль состава нанотрубок в плёнках осуществляется с помощью спектроскопии КР. Также с её помощью определяется степень взаимодействия нанотрубок с полимерной матрицей в зависимости от типа нанотрубок.