Библиографическое описание:

Польшиков В. Ю. Перспективы синтеза углеродных нанотрубок с использованием водно-спиртовых растворов // Молодой ученый. — 2012. — №2. 47

Благодаря удачному сочетанию электронных характеристик, высоких механических свойств, а также химической и термической стабильности углеродные нанотрубки (УНТ) являются перспективным материалом для использования в различных сферах науки и промышленности. Однако для реализации огромного прикладного потенциала, заложенного в этих системах, необходимо научиться получать УНТ, имеющие заданную структуру (диаметр, длина, хиральность), определяющую их характеристики.

Между тем стандартные подходы к синтезу УНТ позволяют получать наноматериал, параметры которого распределены в весьма широких пределах. Поэтому приходится проводить дорогостоящие и не всегда эффективные исследования, которые помогают определить свойства полученного материала и возможности его использования.

Более эффективным подходом к решению задачи получения УНТ с заданными параметрами представляется поиск условий синтеза, способствующих синтезу УНТ с узким распределением по структурным параметрам.

Одним из таких подходов является синтез УНТ в диффузионном пламени. Несмотря на большое количество научных исследований, посвященных образованию наноматериалов при горении углеводородов, до сих пор не существует единой точки зрения на механизм образования структурного углерода в виде нанотрубок и нановолокон при наличии катализаторных прекурсоров в обогащенной топливной смеси или на подложке-саженакопителе. Однако понятно, что производство углеродных нанопродуктов при сжигании углеводородного сырья в различных горелочных устройствах является более технологичным и легкоуправляемым процессом, чем синтез другими методами.

Синтез в пламени привлекателен вследствие непосредственного наличия источника тепла, потенциальной возможности масштабирования, легкости регулирования и контроля, простоты аппаратурного оформления, безопасности технологического процесса.

Проведенный теоретический анализ термодинамики реагирования пропан-бутановой смеси с окислителями, показывает, что при сжигании в кислороде выход конденсированной фазы может достигать значений, наблюдаемых при пиролизе. А для реализации реальных процессов синтеза с высоким выходом конденсированного углерода в воздушном пламени необходимо производить сжигание с коэффициентом избытка окислителя 0,02 – 0,04, а в кислородном использовать 0,05 – 0,1. С использованием таких богатых топливных смесей возможны проблемы с устойчивостью пламени и может потребоваться принудительное инициирование процесса горения с помощью мощных источников воспламенения[1].

Так же перспективным является использование в качестве источника углерода различных водно-спиртовых растворов.

Эффективность такого подхода была продемонстрирована недавно группой исследователей из Nagoya Univ. (Япония) [2]. Однослойные УНТ с были выращены на Si/SiO2 подложке с использованием этилового спирта в качестве углеродосодержащего вещества.

Комбинирование метода получения УНТ в диффузионном пламени и использования в качестве углеродосодержащего вещества спирта при должном изучении способно дать нам легкоуправляемый способ синтеза УНТ с известными параметрами.

Изучением этого вопроса я занимаюсь на базе кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов» ГОУ ВПО ТГТУ.


Литература:

  1. Польшиков, В.Ю. Синтез наноструктурного углерода в диффузионном пламени / В.Ю. Польшиков, А.А. Баранов, А.А. Пасько // «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент»: материалы II Всероссийской научно-инновационной молодежной конференции (с международным участием): 27-29 октября 2010. – Тамбов: Изд-во ИП Чеснокова А.В., 2010. – С. 181-183.

  2. S.Ishii et al., Jap. J. Appl. Phys. 50, 015102 (2011).

Основные термины (генерируются автоматически): диффузионном пламени, синтеза углеродных нанотрубок, перспективы синтеза углеродных, сжигании углеводородов, синтезу УНТ, качестве углеродосодержащего вещества, получения УНТ, пламени привлекателен вследствие, сжигании углеводородного сырья, способ синтеза УНТ, производство углеродных нанопродуктов, воздушном пламени, устойчивостью пламени, Синтез наноструктурного углерода, задачи получения УНТ, Проблематика очистки углеродных, основе углеродных наноструктур, выходом конденсированного углерода, поиск условий синтеза, реальных процессов синтеза.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle