Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи вакуумных электропечей | Статья в сборнике международной научной конференции

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Жуков, М. О. Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи вакуумных электропечей / М. О. Жуков. — Текст : непосредственный // Технические науки: теория и практика : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2012 г.). — Чита : Издательство Молодой ученый, 2012. — С. 123-124. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/7/2117/ (дата обращения: 16.12.2024).

В настоящее время углеродный наноматериал «Таунит» изготавливают в промышленных масштабах. Основным методом его получения является каталитический пиролиз. Суть его состоит в том, что нановолокна образуются при разложении углеводородов под действием высоких температур (600-900 °С) в присутствии катализаторов. В результате реакции образуется смесь наноматериала с порошкообразными носителями катализатором [1,с.2]. Особенностью пиролитических методов является окклюзия частиц катализатора в закрытых полостях углеродных нанопродуктов. Для очистки углеродных нанопродуктов от металлов-катализаторов и носителей смесь обрабатывают концентрированными кислотами, промывают дистиллированной водой и сушат. Окклюдированные частицы металлов не растворяются в кислотах и загрязняют нанотрубки и нановолокна.

Неочищенный «Таунит» содержит поверхностный водород, аморфный углерод, графитизированные частицы и частицы оксида магния с металлами (до 60 масс. %), а отмытые в кислоте углеродные нанотрубки (УНТ) – поверхностный водород, аморфный углерод, окклюдированный катализатор и графитизированные частицы в сумме до 10%.

Таким образом, очистка кислотами с последующей промывкой водой и сушкой не позволяет полностью удалить зольные примеси. К тому же образуется большое количество экологически вредных отходов.

Для электродов химических источников, портативных компьютеров, для атомной техники, приборостроения требуются УНТ и УНВ с чистотой не менее 99,9%.

Широко известно, что при воздействии на углерод высокими температурами содержавшиеся в нем примеси испаряются. Но, в свою очередь, это может вызвать процесс графитации - изменение структуры углеродного материала [2,с.68]. Оксиды катализатора при их нагреве в присутствии высокодисперсного наноматериала могут восстанавливаться до металлов, образовывать карбиды и удаляться в виде окиси или двуокиси углерода. Данный эффект достигается понижением давления, а как следствие скорости реакции. Температура взаимодействия углерода с основными веществами, используемыми в качестве катализаторов варьируется от 400 °С (начало взаимодействия) до 1300 °С (легкоплавкая эвтектика) у Ni; и около 1650 °С у MgO. В целом известно, что при 1000 – 2300 °С в вакууме скорость испарения большинства элементов, применяемых для получения не только УНМ «Таунит», но и для многих других наноматериалов получаемых методом пиролиза и остающихся в качестве примесей значительно выше чем у углерода. Данный факт говорит о том, что применение для очистки углеродных наноматериалов в вакууме, а именно в вакуумных печах, перспективный, но главное легко реализуемый на практике метод.

Таблица1

Содержание примесей в сходных и очищенных наноматериалах в зависимости от температуры при выдержке 1 час.

Катализатор

Зольность образца, масс %, при температуре, °С

Исходный

1500

1700

1800

1900

Ni:La2O3

23–25

< 0,1

-

< 0,1

< 0,1

Ni:AL2O3

23-25

23,1

-

-

< 0,1

Ni:MgO

9-12

-

-

< 0,1

< 0,1

Ni

21,2

20,17

< 0,1

-

< 0,1

Вывод: метод очистки углеродного наноматериала «Таунит» при помощи вакуумной электропечи является эффективным, экологичным, экономически выгодным.


Литература:
  1. Ткачев А.Г., Шубин И.Н., Попов А.И. Промышленные технологи и инновации. Оборудование для наноиндустрии и технология его изготовления.// Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010.
  2. Островский В.С., Виргильев Ю.С., Костиков В.И., Сысков К.И. Искусственный графит.// М.: Металлургия, 1986.
Основные термины (генерируются автоматически): аморфный углерод, поверхностный водород, углеродный наноматериал.

Похожие статьи

Синтез магнитных наночастиц с иммобилизацией на фрактальных агрегатах кремнезема

Разработка высокочувствительного сенсора температуры на основе монокристалла Si(111)

Модификация базальтопластиков на основе полиэтилена

Разработка алгоритма получения вибрационных характеристик имитатора ГТД с использованием SCADA-системы

Применение золь-гель-технологии для создания полупроводниковой структуры фотоэлектрического преобразователя энергии

Разработка гибкого термоэлектрического модуля на основе кремнезёмной стеклоткани и теллурида висмута (Bi2Te3) с высоким КПД

Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев с поверхности малогабаритных деталей

Получение керамических электродных наноматериалов методом СВС-экструзии и их применение в электроискровых покрытиях

Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя с применением тиристорных элементов в цепи управления

Вакуумметры с чувствительными элементами на основе пористых наноструктурированных материалов состава SiO2-SnO2

Похожие статьи

Синтез магнитных наночастиц с иммобилизацией на фрактальных агрегатах кремнезема

Разработка высокочувствительного сенсора температуры на основе монокристалла Si(111)

Модификация базальтопластиков на основе полиэтилена

Разработка алгоритма получения вибрационных характеристик имитатора ГТД с использованием SCADA-системы

Применение золь-гель-технологии для создания полупроводниковой структуры фотоэлектрического преобразователя энергии

Разработка гибкого термоэлектрического модуля на основе кремнезёмной стеклоткани и теллурида висмута (Bi2Te3) с высоким КПД

Ультразвуковое кавитационное удаление заусенцев с поверхности малогабаритных деталей

Получение керамических электродных наноматериалов методом СВС-экструзии и их применение в электроискровых покрытиях

Стабилизатор напряжения на базе магнитного усилителя с применением тиристорных элементов в цепи управления

Вакуумметры с чувствительными элементами на основе пористых наноструктурированных материалов состава SiO2-SnO2