Исследование процесса карбонизации ароматических углеводородов с получением углеродных наноструктур

• Автор: Кузнецов, Александр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1. Анализ современного состояния проблемы синтеза

углеродных наноструктур

1.1 Методы синтеза углеродных наноструктур

1.1.1 Электродуговое распыление графита

1.1.2 Электродуговое распыление в присутствие катализаторов

1.1.3 Лазерное распыление графита

1.1.4 Синтез углеродных наночастиц в конденсированных средах

1.1.5 Пиролиз органических веществ

1.1.6 Методы выделения и очистки углеродных наночастиц

1.1 Строение и механизмы получения углеродных наночастиц

1.2.1 Строение фуллеренов

1.2.2 Строение углеродных нанотрубок и наночастиц
1.2.3 Дефекты строения нанотрубок. Строение углеродных наночастиц
1.2.4 Механизмы образования фуллеренов
1.2.5 Механизмы образования нанотрубок и наночастиц
1.3 Применение углеродных наноструктур
1.4 Постановка задачи исследования
2. Экспериментальное изучение процесса получения углеродных
наноструктур
2.1.1 Выбор исходных веществ и методов получения углеродных наноструктур
2.1.2 Характеристика исходных веществ
2.1 Методика эксперимента
2.2 Методы исследования состава и морфологии карбонизированных продуктов
2.2.1 Методика изучения фотоэлектронных спектров
2.2.2 Определение фазового состава продуктов карбонизации
2.2.3. Термический анализ реакции карбонизации
2.2.4 Методика изучения морфологии и дисперсности продуктов карбонизации
3. Исследование влияния начальных условии на процесс карбонизации ароматических углеводородов
3.2 Изучение влияния начальных условий протекания реакции на химический состав продуктов карбонизации
3.2 Фазовый состав и морфология продуктов карбонизации
4. Кинетические закономерности реакции карбонизации
4.1 Кинетика карбонизации антрацена в присутствии соли никеля

4.2. Преобразование входных данных кривых Т, ТГ, ДТГ
4.3. Методика расчёта кинетических параметров
4.4. Механизм и кинетические параметры реакции карбонизации
4.5 Сравнение предлагаемого механизма реакции с результатами
квантовохимических расчётов
5. Применение углеродных наноструктур, как структурообразователен в
огнезащитных вспучивающихся покрытиях
Заключение и выводы
Литература

Актуальность рцботы.
Мир объектов, объединённых определением «нано» настолько широк, что трудно найти такие области естественных наук и процессов, которые бы не были так или иначе связаны с ними. Отметим лишь наиболее часто цитируемые в литературе применительно лишь к масштабным феноменам термины: нанохимия, нанофизика, нанофазные, наногибридные, нанокристалличе-ские и нанопористые материалы, нанокристаллы, нанотехнология.
Кажутся вполне реальными утверждения, что наука и технология XXI века будут иметь наноразмерный, ангстремный характер, поскольку во многих областях традиционных технологий достигнуты пределы миниатюризации отдельных элементов, что стимулирует поиск альтернативных путей.
Нанофазное материаловедение отличается от традиционного не только созданием принципиально новых материалов, но и необходимостью конст-
* руирования приборного оснащения для работы с такими материалами. В свою очередь переход к таким высоким технологиям требует создания принципиально новых конструкционных материалов, функциональные параметры которых определяются свойствами формирующимися нужным образом микрообластей, а также процессами, протекающими на атомном, молекулярном уровне в монослоях и нанообъёмах.
Развитая межфазная поверхность, избыточная энергия поверхностных атомов наноразмерных частиц, пониженные значения энергий активации химических реакций способствуют чрезвычайно высокой химической активности таких частиц. Поэтому одна из важнейших особенностей наноразмерных
* частиц - их сильные взаимодействия с компонентами среды, в которой они формируются.
Среди наноразмерных частиц особое место занимают углеродные наноструктуры, включающие в себя фуллерены и углеродные нанотрубки (ту-булены). В 1992 году стал издаваться журнал «Fullerene science and technolнаноструктур углерода [58, 36]. Отмстим, что кластеру, со структурой углеродного скелета углеводорода кораннулена приписывается роль предшественника в синтезе как фуллеренов, так и нанотрубок [89].
Таблица 2
физические свойства ароматических углеводородов и графита [7].
Название Формула число гексагонов расстояние между молекулами (д) Длина С-С связи (А)
Бензол О 1 - 1,397
Пирен 4 3,52 1,397-1,45
Перилен 5 3,47 1,37-1,54
Крронен 7 3,40 1,385-1,43
Овален @ 10 3,45 1,345-1,435
Аморфный углерод г -600 3,44 1,415
Графит - -1000 3,35 1,415
Таким образом, выбор конденсированных ароматических углеводородов представляется вполне обоснованным.
Физико-химические характеристики используемых веществ приведены в таблице 2.2. '..Т ..->-д /