Металл-углеродные нанокомпозиты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила и металлов платиновой группы

• Автор: Ефимов, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание

Список используемых сокращений

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Получении металлуглеродных нанокомпозитов.

1.1.1. Получение углеродных нанокапсул

1.1.2. Получение металлуглеродных нанокомпозитов с наночастицами металлов, диспергированными

в углеродной матрице

1.2. Структура углеродной фазы нанокомпозитов.

1.2.1. Карбонизованные полимеры.

1.2.1.1. Полиакрилонитрил.

1.2.1.2. Полифенилкарбин
1.2.2. Углеродные нанотрубки
1.2.2.1 Синтез углеродных нанотрубок
1.2.2.2. Структура углеродных нанотрубок
1.3. Структура металлической фазы
металлууглеродных нанокомпозитов.
1.3.1. Получение биметаллических наночастиц.
1.3.2. Структура биметаллических наночастиц.
1.4. Мсталлуглеродные нанокомпозиты
в каталитических процессах.,
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Используемые реактивы и материалы
2.2 Методика получения нанокомпозитов.
2.3 Методика нанесения модифицирующего
углеродного слоя на норисгую нержавеющую сталь
2.4 Методика приготовления нанокомпозитных
каталитических мембран
2.5. Исследования каталитических свойств порошковых нанокомпозитов. .
2.6. Определение газопроницаемости пористых мембран.
2.7. Исследования каталитических свойств мембранных катализаторов .
2.8. Используемые методы исследования.
. . . .
2.8.1. Инфракрасная спектроскопия
2.8.2. УФспектроскопия
2.8.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.8.4. Рентгеноструктурный анализ.
2.8.5. Атомноабсорбционная спектрофотометрия.
2.8.6. Определение удельной поверхности нанокомпозитов
2.9 Погрешности определения экспериментальных
величин.
2.9.1. Погрешности определения экспериментальных
величин при измерении газопроницаемости. .
2.9.2. Пшрешности определения экспериментальных
величин при определении производительности
нанокомпозитных катализаторов. .
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
З.Г Структура нанокомпозитов ИКПАНР1ЯиЯе, ЯЬ.
3.1.1 Распределение металлических наночастиц по размерам
3.1.2. Структура металлической фазы нанокомпозитов ИКПАНЛЧЯи Яе, ЯИ
3.2.3. Структура углеродной фазы нанокомпозитов
3.2 Комплексообразованис в системе
ПАНамидный растворительЛЧСЦ
3.2.1. Взаимодействие ПАН с остаточным
амидным растворителем в пленке.
3.1.2. Комплексообразование в пленках ПАНЛЧСЦ
3.3. Каталитические свойства металлуглеродных нанокомпозитов на основе ИКпиролизованного ПАН.
3.3.1. Ипытание каталитической активности металлуглеродных нанокомпозитов на основе ИКпиролизованного ПАН в реакции
дегидрирования циклогексана.
3.3.2. Мембранные нанокомпозитные катализаторы
на основе ИКпиролизованного ПАН
3.3.3. Электрокаталитические свойства
нанокомопзита ИКПАНСКТ6АР1
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Нанокристаллические частицы Со с 41 нм в углеродной оболочке графитоподобной структуры получены при соосаждении на поверхность субстрата при 00 С частиц Со и С, образованных при облучении пучком ионов аргона кобальтовой и углеродной пластин , . Подобным путем получены и СоР1 наночастицы в углеродной оболочке . Одним из методов получения металлических наночастиц является лазерная абляция лазерное испарение. Замена металлической мишени на графитовую позволила получить этим методом углеродные нанотрубки . Этот метод оказался эффективным и при получении УНК. В этом случае лазерное испарение переходных металлов ведут в органическом растворителе. Например, при абляции никелевой мишени в толуоле образуются УНК, оболочка которых состоит из аморфного углерода, являющегося продуктом лазерного пиролиза толуола. Для получения УНК используют каталитические методы, отличающиеся низкими затратами, простотой и доступностью исходных материалов. Со, нанесенного на М0 при содержании Со в катализаторе мае. При пиролизе СО в присутствии катализатора СоМ0 получены наночастицы Со, инкапсулированные в углеродных нанотрубках. Реакцию проводили в течение 1 часа при 0 С в токе метана у млмин. В работе для выделения полученных нанокапсул предложено использовать СоС1 катализатор, полученный путем механического размельчения СоОН2 и ИаС1 ЫаР 18 в течение ч с последующим восстановлением в атмосфере водорода в интервале температур от 0 до 0 С в течение 1 ч. Наночастицы Со, инкапсулированные в углеродной оболочке, получали при 0 С, пропуская метан со скоростью млмин над катализатором СоИаС1 ЫаР. Носитель легко удалялся при промывании водой, обеспечивая 0ный выход нанокапсул. УНК с наночастицами Ре, инкапсулированными в углеродных нанотрубках и чашеподобных углеродных частицах, легко получают в каталитическом процессе, используя в качестве прекурсора РеСО5 . Последний является не только источником углерода, но и образует металлические . Частицы нанокристаллического Ре, покрытые несколькими слоями пиролитического углерода, получены и в условиях лазерного пиролиза паров РеСО5 и этилена СгРЦ при избытке последнего . При совместном пиролизе ферроцена и тиофена при С в течение трех часов удалось получить углеродные нанотрубки с наночастицами Ре внутри, образующими нанопровода во внутреннем канале трубки. При этом на поверхности нанотрубок металлические наночастицы полностью отсутствуют . Оригинальный метод получения металлуглеродных нанокомпозитов на основе углеродных нанотрубок и биметаллических наночастиц предложен в работе . Алюминиевую мембрану с диаметром пор 0 нм помещают в водный раствор пиррола с 0,1 М, содержащий 0,2 М ЬеСЬбНгО, медленно добавляют толуолсульфокислоту и проводят полимеризацию в течение 3 ч. Полученный на мембране полипиррол карбонизуют в кварцевой лодочке при 0 С в течение 5 ч в атмосфере аргона. Образующийся в результате карбонизации углеродалюминиевый С композит содержание Н1, 2 помещают в водный раствор, содержащий мМ 26 и мМ I3 на 5 ч, сушат при комнатной температуре и прогревают в токе Н2 при 0 С в течение 3 ч. Затем в II в течение ч растворяют алюминий. В результате получают углеродные нанотрубки с внешним диаметром 0 нм, наполненные наночастицами . По данным просвечивающей электронной микроскопии наночастицы высокодисперсно распределены внутри углеродных нанотрубок и имеют средний размер 1,6 нм. Данные рентгенофотоэлектронной спектроскопии подтверждают существование наночастиц пики 472 при ,4 V и 452 при ,4 V и двойной пик при 0,6 V и 4,8 V в нульвалентном состоянии. Модификация метода химического осаждения из паровой фазы метод V, позволяющая проводить совместную конденсацию карбонилов или Со в паровой фазе и газообразного СО с последующим осаждением на поверхности при комнатной температуре и нормальнохМ давлении, приводит к получению наночастиц, состоящих из металлического ядра , Со0, карбиды и аморфной углеродной оболочки , . Размер нанокапсул нм. Толщина оболочки 46 нм. Для крупных наночастиц она достигает нм. Этот метод получил название метода химической конденсации из паровой фазы метод V.