Исследование наноматериалов, полученных в результате конденсации ионизированного углеродного пара, содержащего допирующие вещества, при атмосферном давлении

• Автор: Булина, Наталья Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 95 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Аллотропные модификации углерода

1.1. Графит
1.2. Алмаз

1.3. Фуллерены и их производные

1.3.1. Структура

1.3.2. Конденсированное состояние

1.3.3. Исследование свойств

1.3.4. Методы получения
1.3.4. Выделение чистых фуллеренов
1.3.5. Области применения
1.4. Нанотрубки
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. Углеродный конденсат
2.1. Рентгеноструктурные исследования
2.2. Электронно-микроскопические исследования
2.3. Масс-спектральные исследования
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Структуры фуллеритов
3.1. Фуллериты, выращенные из растворов фуллеренов в
различных растворителях
3.2. Получение хлороформных кристаллосольватов
3.3. Исследование хлороформных кристаллосольватов
3.3.1. ИК-спектроскопия
3.3.2. Рентгеноструктурное исследование
3.3.3. Дифференциальный термический анализ
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Состав фуллеренового экстракта
4.1. Электронные спектры поглощения
4.2. ИК-спектроскопия
4.3. Масс-спектральные исследования
4.4. Исследование методом жидкостной хроматографии
4.5. Исследование индивидуальных фуллеренов
4.5.1. Электронные спектры поглощения
4.5.2. ИК-спектроскопия
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. Углеродный конденсат, образующийся при введении в
поток углеродно-гелиевой плазмы Н, Л, В, 1г и Р1
5.1. Введение водорода
5.2. Введение азота
5.3. Введение бора
5.4. Введение иридия и платины
5.5. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
На основе углерода получены различные наноматериалы. Хорошо известны методы получения и области применения наноалмазов. Начиная с 80-х годов прошлого столетия, когда были открыты фуллерены и нанотрубки, исследованию углеродных наноструктур стали уделять еще большее внимание.
Обычно синтез фуллеренов и их производных проводится стандартным методом В.Кретчмера (при давлении 13,3 кПа), поэтому продукты, образующиеся в результате конденсации углеродного пара при низком давлении гелия, хорошо исследованы. Долгое время, на основании большого количества неудачных попыток считалось, что синтез фуллеренов при атмосферном давлении невозможен. В Институте физики им. Л.В.Киренского, еще в 1994 г. [1] было показано, что фуллерены и нанотрубки можно получать при атмосферном давлении. В дальнейшем была создана успешно работающая установка. В связи с тем, что от углеродных продуктов ожидают проявления свойств, которые помогут решить насущные проблемы в различных областях человеческой деятельности, исследование веществ, образующихся в результате конденсации углеродного пара при атмосферном давлении - актуальное направление.
На сегодняшний день в фуллереновой тематике акцент экспериментальных исследований сместился в сторону синтеза фуллереновых производных, которые являются перспективными объектами с точки зрения практического применения в электронной промышленности, в фармацевтике и использования в качестве реагентов при создании новых материалов. Среди фуллереновых производных наибольший интерес представляют эндо- и гетерофуллерены. Эти молекулы, обладая квазисферической симметрией расположения атомов, имеют сильно выраженное несимметричное

202. В результате проведенных исследований установлено, что сажа состоит из сажевых конгломератов (рис. 2.2(а)), а электродный конденсат представляет собой спекшиеся частицы (рис. 2.2(6)), в которых при дальнейшем измельчении видны нанотрубы длиной более 500 нм, внешним диаметром 10-5-30 им, толщиной стенки и диаметром внутреннего отверстия Зт Ю нм (рис. 2.2(в)|. Кроме нанотруб наблюдаются пластины. Так как по результатам рентгеноструктурного исследования конденсат имеет только одну кристаллическую модификацию, то можно предположить, что нанотрубы и пластины имеют одни и те же параметры решетки. Таким образом, конденсат состоит из многостеночных нанотруб и турбостратного графита, причем оба компонента имеют одно и то же расстояние между графитовыми плоскостями — 3.42 А.

Рис. 2.2. Электронно-микроскопическое изображение сажевого конденсата (а), электродного конденсата (б) и нанотрубки, входящей в состав электродного конденсата (в).