Исследование образования углеродных металлсодержащих наноструктур при карбонизации поливинилового спирта

• Автор: Дидик, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 156 с.

Список сокращений

Глава 1. Анализ литературных данных в области синтеза и свойств углеродных наноструктур

1.1. Строение углеродных наноструктур

1.1.1. Строение фуллеренов

1.1.2. Строение углеродных нанотрубок

1.1.3. Дефекты в нанотрубках. Строение углеродных наночастиц

1.2. Способы синтеза углеродных наноструктур

1.2.1. Электродуговое и лазерное распыление графита

1.2.2. Химическое осаждение из газовой фазы

1.2.3. Электролитический синтез

1.2.4. Химический синтез в конденсированных фазах

1.3. Сравнительная характеристика способов синтеза углеродных наноструктур
1.4. Модели роста углеродных наноструктур
1.4.1. Модели образования фуллеренов
1.4.2. Модели роста нанотрубок и наночастиц
1.5. Очистка углеродных наноструктур
1.6. Свойства и применение углеродных наноструктур
Глава 2. Обоснование объектов и методов исследования
2.1. Предмет и объекты исследования
2.2. Приборы и методы исследования
2.3. Методики экспериментов
Глава 3. Моделирование процессов карбонизации поливинилового
спирта в присутствии хлоридов меди (II), никеля (И) и кобальта (II)
Глава 4. Исследование процессов получения углеродных наноструктур
4.1. Результаты термогравиметрии
4.2. Результаты рентгенофазового анализа
4.3. Описание вероятного механизма процесса

Глава 5. Исследование продуктов карбонизации
5.1. Результаты рентгенофазового анализа
5.2. Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии
5.3. Экспериментальное подтверждение вероятного механизма роста наноструктур
5.4. Сопоставление результатов исследований, полученных разными методами
Глава 6. Применение наноразмерных продуктов карбонизации в огнезащитных вспучивающихся составах
6.1. Методика приготовления составов и исследования свойств пенококсов
6.2. Результаты исследования пенококсов
Заключение и выводы
Литература

Список сокращений:
НТ - нанотрубки;
УНТ - углеродные нанотрубки;
ОНТ - одностенные углеродные нанотрубки;
МНТ - многостенные углеродные нанотрубки;
БНТ - бамбукоподобные углеродные нанотрубки;
Ме-УНТ — углеродные нанотрубки, заполненные металлом;
Ме-НТ - нанотрубки, стенки которых сформированы металлом (или другой фазой, например, У205-НТ);
НЧ — наночастицы;
УНЧ - углеродные наночастицы;
Ме-НЧ — металлические наночастицы;
Ме-УНЧ - металлические наночастицы, покрытые углеродом;
Ме/С-НЧ - металлуглеродные (смешанные) наночастицы (как правило, выше температуры плавления);
АУ - аморфный углерод;
НВ - нановолокна;
УНВ — углеродные нановолокна;
ХОГФ - химическое осаждение из газовой фазы;
ПВ — поверхность;
ПВС — поливиниловый спирт;
Ск-фаза - кристаллическая углеродсодержащая фаза;
ЭК - эпоксидная композиция;
ЭКНС - эпоксидная композиция с добавкой наноструктур;
ПК — пенококс;
ТГМ - термогравиметрия;
ДТГ - дифференциальная термогравиметрическая кривая;
РФА - рентгенофазовый анализ;
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия;
ЭМ — электронная микродифракция;
РФЭС — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КАРБОНИЗАЦИИ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА В ПРИСУТСТВИИ ХЛОРИДОВ МЕДИ (II), НИКЕЛЯ (II) И КОБАЛЬТА (II)
Теоретическая возможность протекания процесса карбонизации и образования углеродных наноструктур исследовалась методами квантовой химии с помощью программного продукта НурегСЬет V. 6.03 в приближении 2ШЕЮ/1 по схеме градиентного поиска состояния с минимальной энергией. При этом атомы смещались таким образом, чтобы каждое последующее их положение понижало полную энергию системы. Оптимизация структуры проводилась до состояния, в котором градиент составлял менее 0,01 кДж/моль/А. Данный алгоритм является стандартным и реализован в указанной программе. Рассмотрим первую стадию карбонизации ПВС с образованием структур с двойными связями. Поливиниловый спирт аппроксимировался молекулой н-гептантриола2,4,6 (триол), которая была выбрана по следующим соображениям: 1) Возрастание длительности расчета для структур с большим числом атомов; 2) Близкая аппроксимация дентантности ПВС в твердой фазе. Предполагалось, что хлориды меди (II), никеля (II) и кобальта (II) в пленках гелей существуют в виде комплексных соединений, в которых лигандами являются ОН- группы ПВС (трио-ла). Соответственно, на начальном этапе рассматривался триол, связанный с одной молекулой хлорида металла - структура (Б1)
сн—сн—сн—сн-снг<рн—сн3 он он он

МеЗД
(Б1)
где Ме - Си, №, Со.
Металлы образуют донорно-акцепторные связи со всеми тремя ОН-группами триола, формируя структуры с минимальной энергией. Поскольку деструкция полимеров в присутствии хлоридов б-металлов протекает по радикальному механизму [161], в качестве начальных процессов, инициирующих последующие, рассматривались вероятные процессы отрыва хлор-радикалов от