Синтез и физико-химические свойства покрытий на основе углеродных наноструктур

• Автор: Криничная, Елена Павловна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 151 с. : ил

Введение.

Актуальность проблемы

Цель работы.

Научная новизна работы

Практическая значимость работы.

Апробация работы.

Объем и структура диссертации.

Глава 1. Литературный обзор

Введение

1.1. Особенности строения фуллерена.

1.2. Электрохимия фуллерснов и их производных.

1.2.1. Фуллсрены и их производные.
1.2.2. Пленки фуллеренов
1.2.3. Полимерные материалы на основе фуллеренов
1.3. Электрохимия углеродных нанотрубок
1.3.1. Применение углеродных нанотрубок в литиевых ионных аккумуляторах.
1.3.2. Электрохимические конденсаторы на основе углеродных нанотрубок.
1.3.3. Накопление водорода
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Методика электроосаждения полимерных фуллерсновых пленок и
методика исследования их электрохимических свойств.
2.2. Способы приготовления фуллерсновых пленок С Методика получения пленок ЛенгмюраБлоджетг на основе ферроцензамещенного
пиррол иди нового аддукта фуллерена Сборуг Бс.
2.3. Методика исследования пористой структуры, электросорбционньгх и электрохимических свойств углеродных нанотрубок и графитовых нановолокон.
2.4. Методика получения композитных электродных материалов на основе ИКпиролизованного полиакрилонитрила и углеродных компонент
фуллерены и многостенные углеродные нанотрубки.
2.5. Методика получения композитных электродных материалов на основе
полимеров полиацетилен и полианилин и углеродных наполнителей графит и одностенные углеродные нанотрубки
Глава 3. Электросинтез и свойства электропроводящих материалов, содержащих фуллерены.
3.1. Исследование электрохимического поведения мономерных и полимерных
фуллереновых пленок.
3.1.1 Электрохимическое поведение тонких Сео пленок, полученных
сублимацией Сьо на поверхности электрода
3.1.2. Электрохимическое поведение МНОГОСЛОЙНЫХ СбО пленок,
нанесенных на поверхность электродов методом поливавыпаривания.
3.2. Электроосаждение полимерных фуллереновых покрытий.
3.3. Создание электропроводящего слоистого углеродного материала.
3.4. Исследование структуры и электрохимических свойств полимерных фуллереновых пленок, полученных электровосстановлением Сбо
3.5. Получение и редокссвойства пленок ЛснгмюраБлоджетт Сборуг Бс.
4 Глава 4. Синтез и исследование свойств углеродных наноматериалов н
разработка эффективной методики их очистки
Глава 5. Изучение пористой структуры, электросорбционных и электрохимических свойств одностенных углеродных нанотрубок и графитовых нановолокон.
Глава 6. Разработка и исследование композитов на основе углеродных наноматериалов и проводящих полимеров
6.1. Исследование электрохимических свойств полимерных композитных материалов на основе ИКииролизованного полиакрилонитрила ИКГ1АН и углеродных
компонент Сбо и многостенные углеродные нанотрубки МНТ
6.2. Электрофизические свойства композитов на основе полиацетилена ПА, полианилина ПАн и одностенных углеродных нанотрубок ОНТ.
Выводы.
Литература


Открытие фуллерсна 1 и нанотрубок 2 относится к наиболее значительным достижениям современной науки. Фуллерены часто подразделяют на сферические бакиболлы Сбо, С С, С, 4, i, , 6 и тубулярные нанотрубки прямые, спиральные, открытые, закрытые, одностенные и многостенные рис. Огромный интерес к фуллеренам и нанотрубкам обусловлен широким набором их уникальных свойств форма, размер, электронная структура, симметрия, электропроводность, теплопроводность, механическая прочность, коррозионная стойкость и возможностью их практического использования в области создания принципиально новых материалов и приборов. В году было опубликовано сообщение группы ученых 3 о том, что интеркалированный калием фуллере н является сверхпроводником с температурой фазового перехода в сверхпроводящее состояние, равной приблизительно К. Другим важным свойством легированных фуллерснов является ферромагнетизм 4. При этом был получен мягкий органический ферромагнетик тетрадиметиламиноэтилен Сбо с точкой Кюри, равной К. Сверхпроводимость и ферромагнетизм в фуллериде являются результатом межэлектронного взаимодействия двух соседних молекул Сбо Контакт между молекулами Сбо относительно слабый, но
тангенциальный контакт при незначительном вандерваальсовском разделении является достаточным для образования структур с соответствующими электронными зонами. При этих обстоятельствах электронные свойства индивидуальных ионов должны быть в значительной степени сохранены, предполагая, что электронная структура дискретных ионов фуллерида является объяснением их свойств 5. В работе 6 впервые представлены результаты по сверхпроводимости одностенных углеродных нанотрубок, зафиксированной при температуре ниже К. Рис. Некоторые представители семейства фуллеренов Со, С Сзо и др. Потенциальное применение включает также их использование для механического усиления в композитных материалах 7, в качестве электронных нанокомпонент , транзисторов для создания компьютерных чипов , полевых эмиттеров ,, анодных материалов в литийионных аккумуляторах , наноцилиндров для хранения газов , а также применения их химических производных . Особенности строения фуллерена. Фуллерен является новой аллотропной модификацией углерода и в корне отличается от ближайших сородичей алмаза и графита. Различия обусловлены тем, что Сю является соединением со строго определенным молекулярным, а не только кристаллическим строением. Атомы углерода, образующие сферу Сбо молекулы толщина сферической Сьо оболочки 0. Сбо 0. Такая связь осуществляется обобществлением валентных электронов агомов. Каждый атом углерода в молекуле Сбо связан с тремя другими атомами, образуя при этом чередующиеся конденсированные шести и пятичленные циклы и , соответственно. Связи между двумя шестичленными циклами связь короче, чем между пяти и шестичленным гсвязь, и составляют 1. А, соответственно. В отличие от графита достаточно высокая реакционная способность фуллерена Сбо обусловлена присутствием слабосопряженных двойных связей в молекуле фуллерена Сбо В связи с элсктронодсфицитностью Сбо основным типом его химических превращений являются реакции по двойной связи С С нуклеофильное, радикальное и циклоприсоединение, что приводит к возможности образования большого количества продуктов. Связь в пентагонах и гексагонах осуществляется 2 гибридными орбиталями. Сферическая форма молекулы Сбо приводит к тому, что атомы углерода не лежат в одной плоскости, и угол между осью симметрии рорбитали и направлением тсвязи составляет 1. Эта особенность гибридизации атомных орбиталей углерода в молекуле и присутствие большого числа 2 гибридизированных углеродных атомов оказывают большое влияние на электронные свойства фуллерснов и обуславливают их высокое сродство к электрону. Ранее при исследовании фуллсренов в газовой фазе было измерено для Сбо значение сродства к электрону, довольно высокое и равное 2. В . Кроме того, сферическая молекула Сбо сильно напряжена энергия напряжения . Поэтому движущей СИЛОЙ реакций присоединения К СбО является уменьшение напряжения в фуллереновом каркасе.