Химическое модифицирование и фракционирование тонких многослойных углеродных нанотрубок

• Автор: Аношкин, Илья Викторович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Введение.

Цель работы.

Научная новизна диссертационной работы

Практическая значимость работы

Личный вклад автора.

Апробация работы

Публикации

1. Литературный обзор.

1.1 Общие свойства НТ.

1.1.1. Строение НТ

1.1.2. Физические свойства НТ
1.1.3. Основные методы получения НТ
1.3. Методы очистки НТ.
1.3.1. Первичная очистка.
1.3.2. Окислительная очистка.
1.3.3. Вакуумный отжиг.
1.4. Методы функциализации НТ
1.4.1. Нековалентная функциализация
1.4.2. Ковалентная функциализация
1.4.3. Реакции карбоксильных функциональных групп, связанных с НТ
1.5. Потенциальные области применение НТ.
1.5.1. Электро и теплопроводные композиции полимерНТ
1.5.2. Методы получения и свойства композиционного материала ПММАНТ.
1.6. Заключение
2. Экспериментальная часть
2.1. Реактивы и вещества, использованные в работе.
2.2. Методы анализа, используемые в ходе работы.
2.2.1. Определение удельной поверхности.
2.2.2. Рентгенофазовый анализ.
2.2.3. Электронная микроскопия
2.2.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния
2.2.5. ИК и РФЭспектроскопия
2.2.6. Термический анализ.
2.3. Описание наиотрубок, использованных в работе.
3. Функциализация ЫТ
3.1. Солюбилизация НТ водными растворами ТХ0, ДЦСН
и иных ПАВ
3.2. Взаимодействие НТ с ПВС
3.3. Формование макроволокна из композита ПВСНТ
3.4. Фракционирование тМНТ в водном растворе ТХ0
3.5. Ковалентная функциализация тМНТ.
3.5.1. ПЭМисследование фНТ
3.5.2. Изотопный обмен водорода фНТ
3.5.3. Определение степени функциализации НТ
3.5.4. Термическая дефункциализация фНТ
3.6. Получение НТ с ковалентно пришитыми метакриловыми группами.
4.1. ПЭМисследование композита НТПММА.
4.2. Пленки НТ и фНТ.
Заключение
Выводы
Литература


Двухслойные НТ также относятся к числу устойчивых нитевидных образований. Они образуют значительно больше структурных вариантов и могут быть четырех основных типов зигзагзигзаг, креслокресло, зигзагкресло и креслозигзаг. Помимо одно и двухслойных НТ существуют МНТ, которые могут иметь структуру коаксиальных цилиндров русская матршка, рулонов или папьемаше. Рис. Схема строения основных типов многослойных НТ а матрешка, б рулон, в папьемаше. В любом случае межслоевое расстояние в МНТ близко к расстоянию между слоями графита 0. МНТ может достигать 0. Число слоев МНТ может достигать нескольких десятков. Удельная поверхность внешней стороны индивидуальных однослойных НТ не зависит от диаметра и составляет величину около м2г, двухслойных НТ, рассчитанная при предположении, что межслоевое расстояние равно 0. В НТ отмечено три класса дефектов топологические связанные с регибридизацией и связанные с ненасыщенными связями. НТ. НТ. Дефекты типа 57 и 75 называют дефектами СтоунаУэлса. Дефекты двух других классов проявляются в появлении вакансий, дислокаций и др. Дислокации возникают при образовании структур типа рулона и папьемаше, при изменении числа слоев цилиндрических МНТ. Дефектами можно считать и атомы С, к которым привиты функциональные группы. Дефекты возникают в момент образования НТ, при воздействии высокоэнергетических частиц, и химическом модифицировании. Чем выше температура синтеза, тем, как правило, меньше дефектность НТ. Топологические дефекты могут залечиваться при нагревании НТ до С и выше в инертной среде. Углеродные НТ ОНТ и МНТ с небольшим числом слоев склонны к образованию сростков, содержащих от нескольких НТ до нескольких сотен НТ. Отдельные НТ в сростках довольно прочно удерживаются вандерваальсовыми силами, образуя двумерную кристаллическую решетку. Сростки могут образовываться как непосредственно при синтезе, так и при дальнейших операциях с НТ очистка, разделение и др. Обычно ОНТ в сростках параллельны друг другу, но все вместе закручены относительно оси сростка. О том, что образование сростков протекает после образования самих НТ, свидетельствует строение некоторых сростков НТ большего диаметра, у которых слабее проявляются силы ВандерВаапьса, часто сосредоточиваются на периферии сростка. В то же время вандерваальсовы силы настолько велики, что разделение сростков механическим путем затруднительно для этого требуется либо функциализация НТ, либо действие расклинивающих поверхностноактивных веществ или обволакивающих трубки линейных полимеров. Образование сростков отмечено для двухслойных НТ. Здесь также отмечено концентрирование НТ большего диаметра на периферии сростков, однако наблюдались небольшие сростки с НТ одинакового диаметра и одинаковой хиральности. Хотя сростки, содержащие только трехслойные или только четырехслойные НТ не выделены, они также могут существовать, во всяком случае такие НТ входят в состав смешанных сростков образованных преимущественно двухслойными НТ. Теплопроводность индивидуальных НТ имеет высокие значения и по расчетам может достигать и даже ВтмК. Эти значения соответствуют теплопроводности алмаза теплопроводность природного алмаза ВтмК или превосходят е, но отличаются тем, что проявляются лишь в направлении вдоль оси НТ. Измеренные значения теплопроводности массивов НТ заметно ниже рассчитанных значений и при комнатной температуре вдоль оси параллельно уложенных ОНТ превышает 0 ВтмК, что сопоставимо с теплопроводностью металлов. Тем не менее, введение НТ в полимеры заметно увеличивает теплопроводность. По механическим свойствам НГ превосходят большинство других материалов. Модуль Юнга модуль упругости ОНТ зависит от их диаметра, хиральности и дефектности и достигает 1. ТПа для двухслойных НТ измеренный модуль Юнга составил 1 ТПа 1. У сростков ОНТ модуль Юнга может быть значительно ниже при диаметре сростков нм всего около 0 ГПа. Сростки ОНТ имеют предел прочности при растяжении ГПа что соответствует деформации при растяжении до 5. МНТ ГПа . Расчеты для МНТ показали, что модуль Юнга достигает 1.