Механизмы образования и взаимодействий углеродных нанокластеров

• Автор: Рябенко, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 344 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Общее введение

Общая характеристика работы

Глава 1 Обзор литературы по углеродным нанокластерам

1.1. Механизм образования и взаимодействий «горячих» фуллеренов

1.1.1 .Введение

1.1.2. Краткая история открытия

1.1.3. Модели механизма образования фуллеренов

1.2. Одномерные углеродные наноструктуры

1.2.1. Краткий исторический обзор

1.2.2. Методы получения одномерных углеродных наноструктур

1.2.2.1 Электродуговой процесс
1.2.2.2. Лазерное испарение
1.2.2.3. HiPco процесс
1.2.2.4. Метод химического газофазного осаждения (chemical vapor deposition -CVD)
1.2.3. Механизмы образования одномерных углеродных наноструктур
1.2.3.1. Низкотемпературный каталитический процесс
1.2.3.2.Высокотемпературный механизм образования одностенных углеродных трубок
1.2.4. Структура одномерных углеродных нанокластеров
1.2.4.1. Одностенные углеродные нанотрубки
1.2.4.2. Нанотрубки, заполненные фуллеренами
1.2.4.3. Многостенные нанотрубки
1.2.4.4. Нанонити
1.2.5. Электронные и оптические свойства углеродных нанотрубок
1.2.5.1. Одностенные нанотрубки. Электронные спектры поглощения
1.2.5.2. Комбинационное рассеяние одномерных нанокластеров
1.2.5.3. Люминесцения
1.3. Статистические методы обработки спектральных данных в химии. Анализ главных компонент и линейный дискриминантый анализ
1.3.1 Многомерная статистика, что это такое?
1.3.2. Проекции
1.3.3. Сингулярное разложение
1.3.4 Вычисления сингулярных векторов и сингулярных значений
1.3.5. Анализ главных компонент
1.3.6. Определение числа физически значимых факторов
1.3.7. Линейный дискриминантный анализ
Глава 2. Статистический анализ спектров фуллереновых экстрактов электродуговых саж, полученных в разных условиях
2.1. Спектрофотометрический анализ выхода фуллеренов Сбои С70
2.1.1. Экспериментальная часть
2.1.2. Предварительная обработка спектров
2.1.3. Результаты и обсуждение
2.1.3.1. Факторный анализ
2.1.3.2. Сингулярные проекции
2.1.3.3. Проверка постоянства отношения Сбо/С7о
2.2. Сочетание статистического и масс-спектрального анализов
2.2.1. Введение
2.212. Методика
2.2.3. Результаты
2.2.4.Вывод ы
Глава 3. Исследования реакций “ горячих” фуллеренов
3.1. Масс-спектральное исследование реакций.возбужденных фуллеренов С60 и С70
3.1.1.Введени е
3.1.2. Экспериментальная часть
3.1.3. Результаты и обсуждение
3.1.4. Выводы
3.2. Масс-спектральное исследование реакций “горячих” фуллеренов С78 и

' 3.2.1. Введение
3.2.2. Экспериментальная часть
312.3. Результаты
3.2.4. Обсуждение результатов
3.2.5. Выводы
3.3. Квантовохимическое моделирование реакции внедрения С7 в Сбо с
образованием замкнутой оболочки
3.3.1. Введение

3.3.2. Методы вычислений
3.3.3. Результаты и обсуждение
3.3.3.1. Основной канал реакции
3.3.3.2. Особые случаи начальной ориентации
3.3.3.3. Моделирование реакции присоединения и внедрения
3.3.3.4. Относительная стабильность фуллеренов Сб2
3.3.3.5. Заключение
Глава 4. Механизм образования и роста фуллеренов и бакитрубок
Глава 5. Механизм каталитического роста углеродных нитей
5.1 .Экспериментальная.часть
5.1.1. Получение нитей
5.1.2. Электронная микроскопия
5.2. Результаты
5.2.1.Сканирующая электронная микроскопия
5.2.2. Структура би-нитей
5.2.2.1. Структура би-нити типа

5.2.2.2. Структура каталитических частиц в би-нитях первого типа
5.2.2.3. Структура би-нити типа
5.2.2.4. Структура каталитических частиц для би-нитей второго типа
5.3. Обсуждение
Глава 6. Исследования влияния внешних взаимодействий на спектральные свойства одностенных углеродных нанотрубок
6.1. Введение
6.2. Экспериментальная часть
6.2.1. Очистка ОУНТ
6.3. Результаты и обсуждение
6.3.2. Определение относительной чистоты ОУНТ
6.3.2.1. Учет формы фонового поглощения
6.3.2.2 Факторы, влияющие на спектры ОУНТ
6.3.2.2.1. Эффект агломерации
6.3.2.2.2. Распределение нанотрубок по диаметрам
Выход
газа
Фильтр -

Пирометр
Устройство Вход газа
для подачи и вращения
Рис 16. Реактор с непрерывным лазерным испарением углерода И при импульсном и при непрерывном испарении мишень представляет собой спрессованную таблетку из графита с добавками переходных металлов. Как правило, это смесь №+Со (1:1) в количестве 1 - 2% атомов металла по отношению к атомам углерода. В случае с непрерывным лазером неплохие результаты также дает смесь №/У, которая хорошо зарекомендовала себя в электродуговом синтезе. Биметаллические катализаторы увеличивают выход нанотрубок в 10 -100 раз по сравнению с катализатором из одного металла. Синтез, как правило, проводится в атмосфере аргона, при импульсном испарении используется, как правило, неодимовый лазер с модуляцией добротности. Длительность импульса 8-10 нсек, частота повторения 10 герц, энергия в импульсе 250 - 300 т.1. При этом реактор обязательно помещается в печь, температура в которой поддерживается 1100° С.
Было обнаружено, что в двухимпульсном режиме, если вслед за первым лазерным импульсом через 50 нсек следует второй, выход нанотрубок увеличивается. Обычно этот метод дает граммы сажи в час с содержанием, как заявляют авторы, 30 - 70% нанотрубок. Результат слабо зависит от длины волны излуче-

Экран
Луч непрерывного СО 2 лазера