Радиационно-химическое модифицирование углеродных наноматериалов при низких температурах

• Автор: Пахомова, Виктория Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Введение

ЧАСТЬ I. Литературный обзор н экспериментальная часть

Глава 1. Литературный обзор

Углеродные наноматериалы строение, свойства, способы модифицирования

1.1. Фуллерен Сбо

1.2. Некоторые методы функционализации фуллерена С6о

1.2.1. Реакции присоединения

1.2.2. Реакции окисления

1.2.3. Реакции полимеризации

1.2.4. Реакции галогенирования

1.3. Многостенные углеродные нанотрубки и нановолокна

1.4. Химия нанотрубок
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Реактивы
2.2. Методика получения водорастворимых фуллеренсодержащих полимеров акриловой кислоты, акриламида и винилпирролидона
при низких температурах
2.3. Методика получения динамически связанного с полиакриловой кислотой фуллерена Сбо
2.4. Методика получения хлорированных и фторированных фуллерена Сбо, многостенных нанотрубок и нановолокон при низких температурах
2.5. Физикохимические методы анализа, использованные в работе
ЧАСТЬ II. Результаты и их обсуждение
Глава 3. Получение водорастворимых производных фуллерена С6о
методом низкотемпературной радиационноинициированной живой полимеризации мономеров винилового ряда в присутствии СбО
3.1. Радиолиз фуллерена С6о и его растворов
3.2. Низкотемпературная радиационноинициированная свободнорадикальная полимеризация виниловых мономеров в присутствии фуллерена Сбо
3.2.1. Особенности радиолиза мономеров и растворителей, использованных при низкотемпературном модифицировании Сбо
3.2.2. Полимеризация акриламида в спиртовой матрице в присутствии Обо
3.2.3. Полимеризация акриловой кислоты в спиртовой матрице в присутствии СбО
3.2.4. Исследование радиационноинициированной полимеризации акриламида и акриловой кислоты в присутствии Сбо методами ЭПРспектроскопии и калориметрии
3.2.5. Полимеризация Ывинилпирролидона в спиртовой матрице в присутствии фуллерена Сбо
3.2.6. Исследование радиационноинициированной полимеризации ЫВП в присутствии Сбо методами ЭПРспектроскопии и калориметрии
3.2.7. Полимеризация 1чвинилпирролидона в присутствии Сбо при комнатной температуре
Глава 4. Низкотемперату рное гадогенированне углеродных наноматериалов
4.1. Исследование фонового парамагнетизма фуллерена С6о
4.2. Фторирование и хлорирование фуллерена Сбо
4.3. Исследование фонового парамагнетизма многостенных нанотрубок и нановолокон. Низкотемпературное галогенирование
Публикации по теме диссертации
Список литературы


В этой связи в работе уделяется значительное внимание систематическим исследованиям зависимостей параметров ЭПР спектров от внешних условий регистрации и физикохимической обработки используемых материалов. Открытие в середине XX в. Таким образом, большинство экспериментов данной работы выполнены при низких температурах К. Это позволяет изучить реакционную способность исследуемых материалов при низких температурах, закономерности кинетики и механизма превращений этих веществ в более широком температурном интервале, что важно и актуально для фундаментальной химии углеродных наноматериалов. Цель настоящей работы состояла в исследовании свободнорадикальных процессов, протекающих при радиационнохимическом и фотохимическом модифицировании углеродных наноматериалов фуллерен Сбо, многостенные нанотрубки, нановолокна при низких температурах 0 К. Исследование особенностей свободнорадикальных процессов, протекающих в ходе низкотемпературного радиолиза фуллерена Сбо и его растворов. Проведение молекулярного и радикального галогенирования фторирования, хлорирования фуллерена Сбо, многостенных нанотрубок и нановолокон в криогенных условиях 0 К исследование свободнорадикальных и молекулярных продуктов низкотемпературного галогенирования. Впервые определен радиационный выход парамагнитных центров ПМЦ в фуллерене Сбо i 0. В, низкое значение которого свидетельствует о высокой радиационной стойкости этой формы углерода. Показано сенсибилизирующее действие фуллерена при радиолизе твердых растворов Сбо К. Обнаружено, что углеродные наноматериалы фуллерены, многостенные нанотрубки, нановолокна реакционноспособны в криогенных условиях при К к реакциям цепного галогенирования при прямом действии 2, СЬ Фото и радиационное хлорирование многостенных нанотрубок и нановолокон при низких температурах, а также радиационное хлорирование фуллерена Сбо проведено впервые. В многостенных нанотрубках методом ЭПР обнаружен термоактивированный механизм появления электронной проводимости, а также эффект нелинейного увеличения интенсивности сигнала ЭПР с ростом мощности СВЧполя. Последний эффект может указывать на высокоспиновый характер электронов проводимости в изучаемых нанотрубках. Проведение живой радиационноинициированной полимеризации виниловых мономеров акриламида, акриловой кислоты в присутствии Сбо при низких температурах позволяет получать водорастворимые полимеры, содержащие ковалентно связанный фуллерсн, с высоким выходом для фуллеренсодержащего полиакриламида и для фуллеренсодержащей полиакриловой кислоты. Радиационное инициирование процесса дает возможность не вводить в систему дополнительно катализаторы и инициаторы, вследствие чего конечные продукты характеризуются высокой чистотой, что важно для применения этих полимеров в биомедицине. Установлено, что метод ЭПР позволяет определять полупроводниковый характер и ширину запрещенной зоны в многостенных нанотрубках, что может иметь значение при исследовании электронной проводимости этого вида углеродных наноматериалов. Обнаруженное нелинейное увеличения интенсивности сигнала ЭПР с ростом мощности СВЧполя может быть использовано для анализа высокоспиновых состояний электронов проводимости. Автором работы разработаны методики получения, очистки и разделения водорастворимых полимеров, содержащих ковалентно и динамически связанный фуллерен Ся. По разработанной в лаборатории СРиРХП ИПХФ РАН методике низкотемпературного галогенирования полимеров проведено галогенирование УНМ. Получены новые соединения для последующего исследования их свойств. Измерения ЭПР и обработка полученных результатов были проведены под руководством С. И. Кузиной ИПХФ РАН. Спектры оптического поглощения были сняты в ИПХФ РАН под руководством Т. М. Николаевой, обработка спектральных данных проводилась под руководством Д. А. Гордон ИПХФ РАН. Калориметрические исследования проведены совместно с А. И. Большаковым ИПХФ РАН. ИКспектры зарегистрированы Ю. М. Шульгой и С. А. Баскаковым ИПХФ РАН. Элементный анализ на содержание углерода, хлора выполнен Астаховой ИПХФ РАН.