Получение ультрадисперсных оксидов металлов и их использование для синтеза углеродных наноматериалов

• Автор: Иванов, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.02, 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Получение ультрадисперсных оксидных материалов

1.2. История открытия и основные свойства углеродных НТ и НВ

1.3. Области применения НТ и НВ.

1.4. Методы получения НТ и НВ.

1.5. Катализаторы для синтеза НТ и НВ.

1.6. Кинетика каталитического пиролиза углеродсодержащих

соединений с образованием НТ и НВ

Глава 2. Экспериментальная часть.

2.1. Характеристика исходных веществ
2.2. Методика приготовления оксидов.
2.3. Описание установки для проведения гравиметрических измерений.
2.3.1. Система контроля и дозирования газов.
2.3.2. Система контроля температуры.
2.3.3. Определение профиля температур по длине реактора.
2.4. Методика проведения гравиметрических измерений.
2.5. Методы анализа, используемые в ходе работы.
2.5.1. Определение удельной поверхности.
2.5.2. Рентгенофазовый анализ.
2.5.3. Просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия
2.5.4. Г ранулометрический экспрессанализ
Глава 3. Расчет удельного тепло и газовыделения реакций
Г лава 4. Синтез ультрадисперсных оксидных материалов.
4.1. Получение оксидных материалов периодическим способом.
4.2. Способ получения оксидных материалов в непрерывном режиме.
4.3. Получение оксидных материалов непрерывным способом.
Глава 5. Исследование кинетики каталитического пиролиза метана
5.1. Расчеты термической устойчивости СО, СН4, С2Н2, С2Н4, СгН6, СбН6
5.2. Выбор носителя катализатора
5.3. Исследование кинетики каталитического пиролиза метана на катализаторе i.
5.4. Исследование кинетики каталитического пиролиза метана на катализаторе МЯОз
5.5. Пиролиз метана на катализаторах, полученных непрерывным
способом
Выводы
Список литературы


М§0 с образованием НВ, оценена энергия активации процесса и удельный выход продукта на катализаторах, полученных в периодическом и непрерывном процессе, и установлено, что при непрерывном получении эффективность катализатора снижается незначительно. Установлено, что небольшие добавки водорода к метану несколько повышают скорость каталитического пиролиза с образованием НВ. Впервые показано, что синтез ультрадисперсных оксидов металлов путем сжигания нитратов может быть проведен не только периодически, но и в непрерывном режиме. Предложены и испытаны конструкции установок для непрерывного проведения процесса сжигания нитратов. Проведены синтезы ультрадисперсных оксидов М§, А1, Ъх, а также разнообразных катализаторов синтеза НТ и НВ на основе оксидов и 2х. Материалы, представленные в работе, частично вошли в состав исходных данных для проектирования производства углеродных НВ в Тамбовском инновационном центре. НТ. Э.Г. Ракова «Нанотрубки и фуллерены». Biennial International Workshop “Fullerenes and Atomic Clusters” (IWFAC-), St. Topical meeting of thc European Ceramics Society «Nanoparticles, nanostructures, nanocomposites», St. Biennial International Workshop “Fullerenes and Atomic Clusters” (IWFAC-), St. XIX-ой Международной конференции молодых ученых «МКХТ-», Москва, . Глава 1. По [1] существует несколько методов синтеза наноматериалов (НМ): газофазный синтез, плазмохимический синтез (близко к нему примыкает синтез с использованием лазерного нагрева), осаждение из коллоидных растворов [2], термическое разложение [3-5], с последующим восстановлением, механосинтез и детонационный синтез (электровзрыв) [6,7]. Однако в последнее время появляются новые пути получения НМ. Предлагаемая технология обеспечивает заданный фазовый состав, гомогенность распределения компонентов, низкую температуру синтеза (0 - 0 °С), исключение операции измельчения, высокий уровень и стабильность свойств керамики, а также возможность легирования материалов без изменения технологического процесса. А в работе [9] методами рентгеноструктуриого анализа и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) исследованы особенности кристаллизации аморфных порошков состава Zv-(3 % мол. У2Оз при температурах прокаливания 0 - 0 °С. Порошки готовили по ранее описанной схеме [8] методом обратного совместного осаждения по нитратной технологии с применением комплекса физических воздействий, включая термические, ультразвуковые и микроволновые. В работе показано, что на начальных стадиях отжига гидроксида образуются более крупные кристаллы (- нм), чем те, что формируются на поздних этапах и в полностью закристаллизованном Zт (~ нм). С до степени кристалличности, соответствующей ~%. Известен способ получения ультрадисперсных порошков %х, включающий термическое разложение водного раствора 1тО(N(>3)2 в плазменной струе []. При этом термическому разложению подвергают раствор, полученный обработкой 2Ю(МОз)2 водным раствором карбамида с концентрацией - г/дм3 с последующим нагреванием до температуры -0 °С. Способ позволяет увеличить производительность плазмохимической установки по оксидному материалу, однако осуществляется при жестких условиях: техмпература теплоносителя на выходе из плазмотрона — °С, средняя температура в реакционной зоне °С, сила тока на электродах 0 -0 А. Известен способ получения оксида цинка окислением диметил- или диэтилцинка [4]. Для этого диметил- или диэтил цинка смешивают с органическим растворителем в соотношении 1 : (1-4) по объему, полученный раствор распыляют в среде кислорода, а образующуюся при этом взвесь сжигают. Согласно изобретению упрощается процесс получения оксида цинка и улучшается его кристаллическая структура, однако использование органического растворителя делает процесс пожароопасным. Существует способ получения ультрадисперсных порошков тугоплавких оксидов металлов из их нитратных растворов [], включающий термическое разложение последних распылением в высокотемпературный теплоноситель с последующим выделением конечного продукта из образующейся пылегазовой смеси, при этом в качестве высокотемпературного теплоносителя используют низкотемпературную плазму воздуха, а выделение конечного продукта осуществляют при температуре, превышающей температуру устойчивости нитрата металла.