Получение углеродных нанотрубок в дуговом разряде в среде дионизированной воды безкаталитическим методом
Ключевые слова:
Дуговой разряд, Углеродная нанотрубка, Синтез, Сепарация, Раман спектрАннотация
Данная работа посвящена методу электродугового диспергирования в жидкой фазе. В ходе экспериментальных работ были получены продукты плазмохимической реакции при электродуговом испарении графита в дистиллированной воде. Исследование на сканирующем электронном микроскопе показало, что продуктами реакции в большей степени являются углеродные (графитовые) микросколы, сферические нано- и микрочастицы. Была обнаружена зависимость размера синтезируемых сферических частиц от мощности разряда. В ходе экспериментов был разработан аппарат для очистки сажевого продукта от примесей (аморфный углерод, микросколы и т.д.). Полученные образцы после очистки были исследованы на просвечивающем электронном и сканирующем зондовом микроскопах. Полученные данные позволили идентифицировать их как углеродные нанотрубки, а также установить отсутствие в них каких-либо катализаторов. В настоящее время все углеродные нанотрубки получают с использованием катализаторов (в основном металлы Fe, Co, Ni и их смеси). Масса катализатора составляет 30% от общей массы продукта. Для удаления катализатора используют различные кислоты и другие методики очистки углеродных нанотрубок. Поэтому, поиск безкаталитического метода синтеза УНТ, рассмотренного в данной работе, является актуальным.Библиографические ссылки
1.Jorio A., Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. Carbon Nanotubes: Advanced Topics in the Synthesis, Structure, Properties and Applications // Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. –2008.
2.Overney G., Zhong W., Toma´nek D. Structural rigidity and low frequency vibrational modes of long carbon tubules // Z Phys D. –1993. –V. 27. –P. 93.
3.Ruoff R., Lorents D., Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes // Carbon. –1995. –V. 33. –P. 925.
4.Yakobson B., Campbell M., Brabec C., Bernholc J. High strain rate fracture and C-chain unraveling in carbon nanotubes // Comput Mater Sci. –1997. –V. 8. –P. 341.
5.Treacy M., Ebbesen T., Gibson J. Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes // Nature. –1996. –V. 381. –P. 678.
6.Wong E., Sheehan P., Lieber C., Nanobeam mechanics: elasticity, strength, and toughness of nanorods and nanotubes // Science. –1997. –V. 277. –P. 1971.
7.Falvo M., Clary G., Taylor R., Chi V., Brooks Jr F., Washburn S. et al., Bending and buckling of carbon nanotubes under large strain // Lett Nat. –1997. –V. 389. –P. 582.
8.Yu M., Lourie O., Dyer M., Moloni K., Kelly T., Ruoff R., Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load // Science. –2000. –V. 287. –P. 637.
9.Demczyk B., Wang Y., Cumings J., Hetman M., Han W., Zettl A. et al., Direct mechanical measurement of the tensile strength and elastic modulus of multiwalled carbon nanotubes // Mater Sci Eng A. –2002. –V. 334. –P. 173.
10.Lukic B., Seo J., Couteau E., Lee K., Gradecak S., Berkecz R. et al. Elastic modulus of multi-walled carbon nanotubes produced by catalytic chemical vapour deposition // Appl Phys A. –2005. –V. 80. –P. 695–700.
11.Salveta J., Kulik A., Bonard J., Briggs A. Sto¨ ckli T., Me´te´nier K. et al., Elastic modulus of ordered and disordered multiwalled carbon nanotubes // Adv Mater. –1999. –V. 11. –P. 161.
12.Coleman J., Khan U., Blau W., Gun’ko Y., Small but strong: a review of the mechanical properties of carbon nanotube–polymer composites // Carbon. –2006. –V. 44. –P. 1624.
13.Ajayan P., Nanotubes from Carbon // Chem Rev. –1999. –V. 99. –P. 1787.
14.Tai N., Yeh M., Liu J. Enhancement of the mechanical properties of carbon nanotube/phenolic composites using a carbon nanotube network as the reinforcement // Carbon. –2004. –V. 42. –P. 2735.
15.Andrews R., Weisenberger M. Carbon nanotube polymer composites // Curr Opin Solid State Mater Sci. –2004. –V. 8. –P. 31.
16.Qian D., Dickey E., Andrews R., Rantell T. Load transfer and deformation mechanisms in carbon nanotube–polystyrene composites // Appl Phys Lett. –2000. –V. 76. –№. 20. –P. 2868.
17.Yeh M., Tai N., Liu J., Mechanical behavior of phenolic-based composites reinforced with multi-walled carbon nanotubes // Carbon. –2006. –V. 44. –P. 1–9.
18.Moniruzzaman M., Winey K., Review: polymer nanocomposites containing carbon nanotubes // Macromolecules. –2006. –V. 39. –P. 5194.
19.Cadek M., Coleman J., Ryan K., Nicolosi V., Bister G., Fonseca A. et al., Reinforcement of polymers with carbon nanotubes: the role of nanotube surface area // Nano Lett. –2004. –V. 4. –№. 2. –P. 353.
20.Peigney A., Flahaut E., Laurent C., Marlie`re C., Chastel F., Rousset A. Aligned carbon nanotubes in ceramic-matrix nanocomposites prepared by high-temperature extrusion // Chem Phys Lett. –2002. –V. 352. –P.20–5.
21.Esawi A., Morsi K. Dispersion of carbon nanotubes in aluminum powder // Compos A. –2007. –V. 38. –P. 646–50.
22.Gabdullin M.T., Ramazanov T.S., Abdullin KH.A., Batryshev D.G.,
Ismailov D.V., Orazbayev S.A. Sintez nanoporoshkov metodom elektrodugovogo dispergirovaniya v zhidkoy faze // Belaya kniga po nanotekhnologiyam, pod redaktsiyey, Mansurova Z.A., Gabdullina M.T. – 2014. - T.1. – S. 87-88.
2.Overney G., Zhong W., Toma´nek D. Structural rigidity and low frequency vibrational modes of long carbon tubules // Z Phys D. –1993. –V. 27. –P. 93.
3.Ruoff R., Lorents D., Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes // Carbon. –1995. –V. 33. –P. 925.
4.Yakobson B., Campbell M., Brabec C., Bernholc J. High strain rate fracture and C-chain unraveling in carbon nanotubes // Comput Mater Sci. –1997. –V. 8. –P. 341.
5.Treacy M., Ebbesen T., Gibson J. Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes // Nature. –1996. –V. 381. –P. 678.
6.Wong E., Sheehan P., Lieber C., Nanobeam mechanics: elasticity, strength, and toughness of nanorods and nanotubes // Science. –1997. –V. 277. –P. 1971.
7.Falvo M., Clary G., Taylor R., Chi V., Brooks Jr F., Washburn S. et al., Bending and buckling of carbon nanotubes under large strain // Lett Nat. –1997. –V. 389. –P. 582.
8.Yu M., Lourie O., Dyer M., Moloni K., Kelly T., Ruoff R., Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load // Science. –2000. –V. 287. –P. 637.
9.Demczyk B., Wang Y., Cumings J., Hetman M., Han W., Zettl A. et al., Direct mechanical measurement of the tensile strength and elastic modulus of multiwalled carbon nanotubes // Mater Sci Eng A. –2002. –V. 334. –P. 173.
10.Lukic B., Seo J., Couteau E., Lee K., Gradecak S., Berkecz R. et al. Elastic modulus of multi-walled carbon nanotubes produced by catalytic chemical vapour deposition // Appl Phys A. –2005. –V. 80. –P. 695–700.
11.Salveta J., Kulik A., Bonard J., Briggs A. Sto¨ ckli T., Me´te´nier K. et al., Elastic modulus of ordered and disordered multiwalled carbon nanotubes // Adv Mater. –1999. –V. 11. –P. 161.
12.Coleman J., Khan U., Blau W., Gun’ko Y., Small but strong: a review of the mechanical properties of carbon nanotube–polymer composites // Carbon. –2006. –V. 44. –P. 1624.
13.Ajayan P., Nanotubes from Carbon // Chem Rev. –1999. –V. 99. –P. 1787.
14.Tai N., Yeh M., Liu J. Enhancement of the mechanical properties of carbon nanotube/phenolic composites using a carbon nanotube network as the reinforcement // Carbon. –2004. –V. 42. –P. 2735.
15.Andrews R., Weisenberger M. Carbon nanotube polymer composites // Curr Opin Solid State Mater Sci. –2004. –V. 8. –P. 31.
16.Qian D., Dickey E., Andrews R., Rantell T. Load transfer and deformation mechanisms in carbon nanotube–polystyrene composites // Appl Phys Lett. –2000. –V. 76. –№. 20. –P. 2868.
17.Yeh M., Tai N., Liu J., Mechanical behavior of phenolic-based composites reinforced with multi-walled carbon nanotubes // Carbon. –2006. –V. 44. –P. 1–9.
18.Moniruzzaman M., Winey K., Review: polymer nanocomposites containing carbon nanotubes // Macromolecules. –2006. –V. 39. –P. 5194.
19.Cadek M., Coleman J., Ryan K., Nicolosi V., Bister G., Fonseca A. et al., Reinforcement of polymers with carbon nanotubes: the role of nanotube surface area // Nano Lett. –2004. –V. 4. –№. 2. –P. 353.
20.Peigney A., Flahaut E., Laurent C., Marlie`re C., Chastel F., Rousset A. Aligned carbon nanotubes in ceramic-matrix nanocomposites prepared by high-temperature extrusion // Chem Phys Lett. –2002. –V. 352. –P.20–5.
21.Esawi A., Morsi K. Dispersion of carbon nanotubes in aluminum powder // Compos A. –2007. –V. 38. –P. 646–50.
22.Gabdullin M.T., Ramazanov T.S., Abdullin KH.A., Batryshev D.G.,
Ismailov D.V., Orazbayev S.A. Sintez nanoporoshkov metodom elektrodugovogo dispergirovaniya v zhidkoy faze // Belaya kniga po nanotekhnologiyam, pod redaktsiyey, Mansurova Z.A., Gabdullina M.T. – 2014. - T.1. – S. 87-88.
Загрузки
Опубликован
2015-08-15
Выпуск
Раздел
Физика плазмы
