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

Библиографическое описание:

Жуков М. О. Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи вакуумных электропечей [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы 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: 19.10.2018).

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

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных...

Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи... Катализатор.

Основные термины (генерируются автоматически): аморфный углерод, поверхностный водород, углеродный наноматериал.

Исследование возможности применения ориентированных...

Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи...

Суть его состоит в том. (до 60 масс. %), а отмытые в кислоте углеродные нанотрубки (УНТ) – поверхностный водород, аморфный углерод.

Проблемы, возникающие при изучении структуры и свойств...

Разорванные связи на углеродной поверхности могут связывать целый ряд элементов: кислород, водород, серу, галогены, азот и др. с образованием прочных поверхностных соединений, однако на данный момент об азотсодержащих соединениях углерода на...

Изучение темы “Углерод и его свойства” при помощи...

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных... Получаемые при этом материалы содержат помимо УНТ примеси аморфного углерода. Последние выводят вторичной отмывкой в кислоте.

Исследование возможности применения модификаторов на основе...

В последние годы в мире сформировалось новое научно-технологическое направление, связанное с получением и применением углеродных наноструктур, обладающих аномально высокой поверхностной энергией и мощным дисперсионным взаимодействием [2]. Это...

Модификация клеевых композиций наносоединениями углерода...

В данном исследовании проводилось сравнение поверхностных структур плёнок полиуретанового клея и модифицированного наносоединениями углерода фуллеренового ряда

Мищенко С.В. Углеродные наноматериалы: производство, свойства, применение.

Селективная функционализация технического углерода...

Проведено ранжирование силы окислителей пероксида водорода, озона и синглетного кислорода по критерию глубины окисленности разных марок технического углерода. Предложено для использования в практике сочетание H₂O₂ с синглетным кислородом.

Роль нанопорошков в модифицировании сплавов

- создает углеродные фуллереновые слои за частицах второй фазы за счет

проявляется в том, что образование полимерных структур блокирует растворение углеродных наночастиц, а

Литература. 1. Глезер А.М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства...

Наночастицы аморфного диоксида кремния | Статья в журнале...

Наночастицы аморфного диоксида кремния. Автор: Бекболот кызы Бактыгул. Рубрика: Химия.

Методы получения наноматериалов с использованием механического воздействия на

2–3 капли полученной суспензии помещались на медную микросетку, покрытую углеродом.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных...

Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи... Катализатор.

Основные термины (генерируются автоматически): аморфный углерод, поверхностный водород, углеродный наноматериал.

Исследование возможности применения ориентированных...

Очистка углеродного наноматериала «Таунит» при помощи...

Суть его состоит в том. (до 60 масс. %), а отмытые в кислоте углеродные нанотрубки (УНТ) – поверхностный водород, аморфный углерод.

Проблемы, возникающие при изучении структуры и свойств...

Разорванные связи на углеродной поверхности могут связывать целый ряд элементов: кислород, водород, серу, галогены, азот и др. с образованием прочных поверхностных соединений, однако на данный момент об азотсодержащих соединениях углерода на...

Изучение темы “Углерод и его свойства” при помощи...

Проблематика очистки углеродных наноматереалов от вредных... Получаемые при этом материалы содержат помимо УНТ примеси аморфного углерода. Последние выводят вторичной отмывкой в кислоте.

Исследование возможности применения модификаторов на основе...

В последние годы в мире сформировалось новое научно-технологическое направление, связанное с получением и применением углеродных наноструктур, обладающих аномально высокой поверхностной энергией и мощным дисперсионным взаимодействием [2]. Это...

Модификация клеевых композиций наносоединениями углерода...

В данном исследовании проводилось сравнение поверхностных структур плёнок полиуретанового клея и модифицированного наносоединениями углерода фуллеренового ряда

Мищенко С.В. Углеродные наноматериалы: производство, свойства, применение.

Селективная функционализация технического углерода...

Проведено ранжирование силы окислителей пероксида водорода, озона и синглетного кислорода по критерию глубины окисленности разных марок технического углерода. Предложено для использования в практике сочетание H₂O₂ с синглетным кислородом.

Роль нанопорошков в модифицировании сплавов

- создает углеродные фуллереновые слои за частицах второй фазы за счет

проявляется в том, что образование полимерных структур блокирует растворение углеродных наночастиц, а

Литература. 1. Глезер А.М. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства...

Наночастицы аморфного диоксида кремния | Статья в журнале...

Наночастицы аморфного диоксида кремния. Автор: Бекболот кызы Бактыгул. Рубрика: Химия.

Методы получения наноматериалов с использованием механического воздействия на

2–3 капли полученной суспензии помещались на медную микросетку, покрытую углеродом.

Задать вопрос