Металл-углеродные магнитные нанокомпозиты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила

• Автор: Багдасарова, Карина Альбертовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Содержание

Список принятых сокращений
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Методы получения металл-углеродных наиокомпозитов
1.2 Структура металл-углеродных нанокомпозитов
1.2.1 Структура углеродной матрицы
1.2.1.1 Морфология углеродных нанообъектов
1.2.1.2 Механизмы образования углеродных нанообъектов
1.2.1.3 Влияние ориентации грани металла на рост углеродных нитей
1.2.1.4 Структурные особенности углерода
1.2.2 Особенности строения металлических напочастиц
1.3 Магнитные свойства металл-углеродных нанокомпозитов
1.3.1 Магнитные наночастицы
1.3.1.1 Однодоменное состояние
1.3.2 Ферромагнетизм углерода
1.3.3 Магнитные свойства наночастиц металлов в углеродной матрице
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1 Получение нанокомпозитов
2.1.1 Синтез полиакрилонитрила
2.1.2 Приготовление прекурсоров
2.1.3 ИК-пиролиз прекурсоров
2.2 Методы исследования нанокомпозитов
2.2.1 Рентгеновский анализ
2.2.2 Исследование микроструктуры композитов с помощью ПЭМ
2.2.3 Исследование микроструктуры композитов с помощью РЭМ
2.2.4 Атомно-абсорбционная спектрофотометрия
2.2.5 Измерение магнитных свойств композитов
Глава 3. Результаты и их обсуждение
3.1 Нанокомпозиты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила и 52 Ре
3.1.1 Структура нанокомпозитов

3.1.1.1 Зависимость размера металлосодержащих частиц от интенсивности
ИК-пиролиза
3.1.1.2 Рентгеновский анализ
3.1.2 Исследование магнитных характеристик
3.2 Нанокомпозиты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила и

3.2.1 Структура нанокомпозитов
3.2.1.1 Зависимость размера металлосодержащих частиц от интенсивности ИК- 63 пиролиза
3.2.1.2 Рентгеновский анализ
3.2.1.2.1 Зависимость структуры композитов от интенсивности ИК-пиролиза
3.2.1.2.2 Зависимость структуры композитов от содержания кобальта
3.2.2 Исследование магнитных характеристик
3.2.2.1 Магнитные характеристики ИК-ПАН/Со в зависимости от интенсивности 81 ИК-пиролиза
3.2.2.2 Магнитные характеристики ИК-ПАН/Со в зависимости от содержания 84 кобальта
3.3 Нанокомпозиты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила и

3.3.1 Структура панокомпозитов в зависимости от интенсивности ИК-пиролиза 87 и от природы металлосодержащего соединения
3.3.1.1 Композиты, полученные на основе ПАН и ваСІзбНгО
3.3.1.2 Композиты, полученные на основе ПАН и ацетилацетоната гадолиния
3.3.2 Исследование магнитных характеристик
3.3.2.1 Композиты, полученные на основе ПАН и ОбСІз'бНгО
3.3.2.2 Композиты, полученные на основе ПАН и ацетилацетоната гадолиния
3.4 Нанокомпознты на основе ИК-пиролизованного полиакрилонитрила и 103 Со-С(1
3.4.1 Зависимость структуры нанокомпозитов от введения в ПАН Со(асас)г и
сас13-бн2о
3.4.2 Магнитные характеристики композитов ИК-ПАН/Со-Са
3.5 Образование углеродных панообъектов в структуре металл-углеродных 116 нанокомпозитов
3.5.1 Химические и структурные превращения ПАН в условиях
ИК-пиролиза

3.5.2 Образование наноструктурированных углеродных частиц при ИК-пиролизе 119 ПАН в присутствии Ре-, Со-, Ос1-содержащих соединений
Выводы
Литература

спиновых волн. Основной вклад в поле локальной магнитной анизотропии наночастиц БезС вносит анизотропия формы этих частиц.
Однодоменные частицы никеля (10 нм) в нанотрубках обладают намагниченностью, характерной для крупнокристаллического металла [231]. Как предполагают авторы в композитах с ферромагнитными металлами, внедренными, в углеродные нанотрубки, может возникнуть дальний магнитный порядок в пространстве нанообъекта. Электронная система графеновых слоев, составляющих стенки нанотрубки, может объединить наночастицы металла в единую магнитную систему. Аналогичное обменное взаимодействие наблюдается в работе [232]. Однодоменные наночастицы Со и карбида кобальта, заключенные в углеродную матрицу, характеризуются суперпарамагнитным поведением и проявляют гистерезисный характер перемагничивания при температуре ниже температуры блокировки [233].
В работах [46, 234] показано, что магнитные характеристики композитов в целом зависят от концентрации магнитных наночастиц Ре. Намагниченность медленно увеличивается с ростом содержания железа в композите. Магнитный момент, определенный из модифицированной функции Ланжевена меньше, чем ожидалось для частиц, что может быть связано с поверхностным эффектом. Показано, что температура блокирования увеличивается с ростом содержания железа в композите [234]. Магнитные свойства композитов [234, 43] исследовались в зависимости от размера наночастиц, распределенных в полимерной матрице. Магнетизм, обнаруженный в работе [43], вызван квантово-размерными эффектами в частицах у-РегОз диаметром 5 нм, процессами коллективного магнитного возбуждения и суперпарамагнитной релаксации. К аналогичному заключению пришли авторы работы [33], исследовавшие суперпарамагнитный нанокомпозит при комнатной температуре не проявляющий остаточной намагниченности и коэрцитивной силы.
По мнению [234], допуская незначительное взаимодействие между частицами, можно предположить эффект от анизотропии индивидуальных частиц. Обнаружено, что анизотропия увеличивается с уменьшением размера частиц, что подразумевает вклад поверхностных эффектов и в присутствии частиц в форме стержня, что объясняется вкладом анизотропии формы.
Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа в проводящем полимере характеризуются намагниченностью сопоставимой с массивным образцом РегОз [45]. А наночастицы Со, самоагрегированные в полимерной матрице, проявляют суперпарамагнитные характеристики с температурой блокировки 170 К при 100 Ое [39]. Показано, что при наложении магнитного поля происходит резкое увеличение намагниченности, не достигающее насыщения из-за суперпарамагнитной релаксации. Показано, что наночастицы Со в