Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Особенности образования анизотропных углеродных наноструктур на Fe, Co, Ni-содержащих катализаторах

Диссертация: Особенности образования анизотропных углеродных наноструктур на Fe, Co, Ni-содержащих катализаторах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Углеродные нанотрубки (УНТ) — материалы, демонстрирующие огромные перспективы применения в самых различных сферах из-за своих уникальных физических и химических свойств. Так, они обладают высоким пределом прочности на разрыв (в 50−100 раз большим, чем у стали), значением модуля Юнга, выдерживают нагревание до 1000 °C в инертной атмосфереих теплопроводность в два раза выше, чем у алмаза, удельная… Читать ещё >

Содержание

  • Введение
  • 2. Обзор литературы
    • 2. 1. Виды углеродных наноструктур
      • 2. 1. 1. Одностенные углеродные нанотрубки
      • 2. 1. 2. Много стенные УНТ
      • 2. 1. 3. Углеродные нановолокна
    • 2. 2. Способы получения углеродных наноматериалов
      • 2. 2. 1. Синтез в дуговом разряде
      • 2. 2. 2. Синтез лазерным испарением графита
      • 2. 2. 3. Пиролитическое разложение органических соединений
      • 2. 2. 4. Рост УНТ в присутствии слабых окислителей
      • 2. 2. 5. Методы очистки УНТ
    • 2. 3. Особенности исследования углеродных наноматериалов
      • 2. 3. 1. Электронная микроскопия
      • 2. 3. 2. Спектроскопия комбинационного рассеяния
      • 2. 3. 3. Термический анализ
      • 2. 3. 4. Рентгеновская дифракция
      • 2. 3. 5. Мёссбауэровская спектроскопия
    • 2. 4. Модель формирования углеродных наноматериалов
  • 3. Экспериментальная часть
    • 3. 1. Синтез нанокомпозитов
    • 3. 2. Методы исследования
    • 3. 3. Обработка экспериментальных данных
  • 4. Обсуждение результатов
    • 4. 1. Выбор варьируемых параметров
    • 4. 2. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с использованием ферроцена
      • 4. 2. 1. Температура синтеза
      • 4. 2. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 2. 3. Концентрация ферроцена
      • 4. 2. 4. Газ-носитель
      • 4. 2. 5. Объём распыляемого раствора
      • 4. 2. 6. Растворитель
    • 4. 3. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с ацетилацетонатом железа (III)
      • 4. 3. 1. Температура синтеза
      • 4. 3. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 3. 3. Концентрация ацетилацетоната железа (III)
      • 4. 3. 4. Газ-носитель
      • 4. 3. 5. Растворитель
    • 4. 4. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с ацетилацетонатом железа (II)
      • 4. 4. 1. Температура синтеза
      • 4. 4. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 4. 3. Концентрация ацетилацетоната железа (II)
      • 4. 4. 4. Газ-носитель
      • 4. 4. 5. Растворитель
    • 4. 5. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с никелоценом
      • 4. 5. 1. Температура синтеза
      • 4. 5. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 5. 3. Концентрация никелоцена
      • 4. 5. 4. Газ-носитель
      • 4. 5. 5. Объём распыляемого раствора
      • 4. 5. 6. Растворитель
    • 4. 6. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с ацетилацетонатом никеля (II)
      • 4. 6. 1. Температура синтеза
      • 4. 6. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 6. 3. Концентрация ацетилацетоната никеля (II)
      • 4. 6. 4. Газ-носитель
      • 4. 6. 5. Объём распыляемого раствора
      • 4. 6. 6. Растворитель
    • 4. 7. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с кобальтоценом
    • 4. 8. Факторы, влияющие на синтез нанокомпозитов с ацетилацетонатом кобальта (II)
      • 4. 8. 1. Температура синтеза
      • 4. 8. 2. Скорость потока газа-носителя
      • 4. 8. 3. Концентрация ацетилацетоната кобальта (II)
      • 4. 8. 4. Газ-носитель
      • 4. 8. 5. Растворитель
    • 4. 9. Качественная модель роста образования УНТ
    • 4. 10. Количественная модель роста образования УНТ
    • 4. 11. Внедрение результатов работы
  • Выводы

Особенности образования анизотропных углеродных наноструктур на Fe, Co, Ni-содержащих катализаторах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Углеродные нанотрубки (УНТ) — материалы, демонстрирующие огромные перспективы применения в самых различных сферах из-за своих уникальных физических и химических свойств. Так, они обладают высоким пределом прочности на разрыв (в 50−100 раз большим, чем у стали), значением модуля Юнга[1−3], выдерживают нагревание до 1000 °C в инертной атмосфереих теплопроводность в два раза выше, чем у алмаза, удельная площадь поверхности может превосходить 1500 м2/г, а плотность — быть меньше, чем у алюминия [4]. УНТ, в зависимости от структуры, могут обладать как полупроводниковыми, так электропроводящими свойствами [5,6], причём максимальная плотность тока в них почти в 1000 раз превышает этот показатель для меди [7]. Высокое соотношение длины к диаметру приводит к повышению напряжённости электрического поля на концах нанотрубок в сотни раз, по сравнению со средней напряжённостью, создаваемой внешним источником, что позволяет их использовать в качестве эффективных холодных эмиттеров электронов [8].

Именно эти свойства позволяют УНТ находить своё применение не только в микроколичествах, как например, при производстве зондов туннельных микроскопов или транзисторов[9−12], фильтрах тонкой очистки воды [13] и газов [14], но и в более масштабных вариантах — в качестве сорбентов, носителей катализаторов [15−18], добавок в композитные и строительные материалы [19−22]. Именно поэтому особенно актуальной является проблема разработки методов получения больших количеств углеродных наноматериалов, которые сочетают высокие чистоту и выходы продуктов с минимальной себестоимостью.

Среди трёх основных путей синтеза УНТ (дугового, лазерного и пиролитического [23]) наиболее перспективен последний, поскольку он не только отвечает поставленным требованиям, но и позволяет модифицировать структуру материалов, например, введением гетероатомов. Также этот подход допускает использование окислителей, что позволяет добиваться значительного увеличения выхода продуктов [24−28] и, особенно важнополучать катализатор in situ в реакторе. Последнее представляется особенно перспективным с точки зрения технологичности, возможности масштабирования процесса и снижения себестоимости продуктов, по сравнению с традиционным методом использования предварительно приготовленного нанесенного катализатора, за счёт исключения стадии приготовления катализатора и последующего отделения от продуктов. Для реализации предлагаемого подхода проводят разложение либо легколетучих соединений металлов (карбонилов [29], циклопентадиенилов [30−34] или фталоцианинов [35]), либо аэрозоля раствора металлорганического соединения в углеводороде [36−37]. Второй метод, хоть и является более технически сложным, позволяет использовать гораздо более широкий круг 4 предшественников катализаторов, более прецизионно скорость их введения в реакционную систему.

Несмотря на активные исследования, ведущиеся в области синтеза углеродных наноматариалов, развитию метода пиролиза аэрозолей растворов металлорганических соединений уделяется сравнительно мало внимания. При этом отсутствуют работы, рассматривающие одновременно влияние всех основных параметров синтеза на выход и морфологию получаемых материалов. Сопоставление результатов отдельных работ затруднено, из-за различных условий экспериментов, поэтому необходимость одновременного изучения влияния всех основных параметров на выход и морфологию углеродных наноструктур, очевидна.

Целью работы являлась разработка методических основ получения анизотропных структурированных углеродных материалов пиролитическим методом, изучение процессов их образования и всесторонняя физико-химическая характеризация получаемых материалов, что позволило смоделировать и математически описать протекающие процессы. В качестве основных методов анализа использовали сканирующую электронную микроскопию (СЭМ), локально исследуя различные участки распределения продуктов по реактору, просвечивающую электронную микроскопию высокого разрешения для анализа их структуры, спектроскопию комбинационного рассеяния и термоанализ. Помимо этого продукты характеризовали рентгеноспектрально, у-резонансной (мессбауэровской) спектроскопией, рентгеновской дифракцией и иными аналитическими методами.

Актуальность темы

Углеродные наноматериалы в целом и нанотрубки (УНТ), в частности, обладают широким спектром уникальных характеристик, демонстрируя огромные перспективы практического использования. Благодаря интенсивным научным исследованиям, проведенным в последнее время, уже сейчас они применяются в индустрии полимерных композитов, при производстве носителей катализаторов, сорбентов, электродов для электрохимических источников тока, дисплеев и люминесцентных ламп. Все это подчёркивает важность разработки методов синтеза УНТ, обеспечивающих низкую себестоимость, экологическую безопасность, высокие абсолютные и относительные выходы материала наряду с возможностью направленного изменения его свойств и простотой последующей очистки.

Предметом исследования является процесс образования УНТ при пиролизе аэрозолей растворов ацетилацетонатов и циклопентадиенилов железа, кобальта и никеля в бензоле. Данный метод сочетает преимущества традиционного пиролитического синтеза УНТ (высокие выходы и чистота получаемых материалов при возможности масштабирования), с более технологичным in situ получением катализатора в ходе реакции, ввиду отсутствия необходимости в стадиях специального приготовления и последующего 5 отделения катализатора от целевого продукта. В качестве источника углерода использовали бензол, так как он обладает высокой устойчивостью к термическому пиролизу, что снижает вероятность протекания побочных процессов, а его жидкое агрегатное состояние при нормальных условиях позволяет легко конденсировать пары непрореагировавшего вещества и использовать вторично, снижая себестоимость получаемых материалов и обеспечивая экологичность процесса. Выбор предшественников (прекурсоров) катализаторов обусловлен, с одной стороны, наибольшей активностью наночастиц металлов подгруппы железа в реакциях образования углеродных нанокомпозитов, а с другой — различиями физических и химических свойств (3-дикетонатов и циклопентадиенилов переходных металлов, что позволяет рассмотреть влияние широкого круга параметров на выход и морфологию углеродных нанокомпозитов.

Научная новизна работы заключается в проведении комплексного исследования влияния основных параметров синтеза (состава прекурсора, температуры, скорости потока газа-носителя, концентрации прекурсора, газа-носителя, объёма вводимого раствора) на выход и морфологию продуктов каталитического пиролиза растворов ацетилацетонатов и циклопентадиенилов металлов подгруппы железа в бензоле в сопоставимых условиях. Предложена также количественная модель образования УНТ из капель аэрозоля раствора металлорганического соединения. Аппроксимацией кривых распределения массы образца по длине реактора на основании модели определены эффективные энергии активации процесса роста УНТ, согласующиеся с литературными данными, впервые получены значения эффективных энергий активации процесса образования наночастиц металла из капель раствора и деактивации наночастиц металла для исследованных прекурсоров.

Практическая значимость работы заключается в определении оптимальных условий синтеза классических многостенных углеродных нанотрубок диаметром 10−60 нм, конических многостенных углеродных нанотрубок диаметром 10−40 нм, прямых углеродных нановолокон диаметром 100−150 нм, спиральных углеродных нановолокон диаметром 100 300 нм, углеродных лент шириной 0.5−4 мкм и толщиной 30−80 нм. Предложена конструкция полупромышленной установки периодического действия для получения углеродных нанокомпозитов пиролизом растворов циклопентадиенилов железа и никеля, вводимых перистальтически. Использование подобной технологии существенно упростило технологических процесс за счет отсутствия аэрозольной камеры, а также обеспечило получение нанотрубок чистотой 95% с производительностью 730 г/ч с выходом по сырью 75%. Установка запущена на базе ФГУП «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2008» (Москва), на международной конференции 11-th International Conference of Advanced Materials 2009 (Рио-де-Жанейро), 3-rd International Conference on Functional Materials & Devices 2010 (Куала-Лумпур), International Conference on Materials for Advanced.

Technologies 2011 (Сингапур), Nanolsrael 2010 (Тель-Авив).

Личный вклад диссертанта в материалы диссертации и публикаций:

— Работы по разработке и сборке двух установок для синтеза углеродных материалов.

— Синтезы по исследованию влияния основных параметров синтеза (состава прекурсора, температуры, скорости потока газа-носителя, концентрации металлорганического соединения, газа-носителя, объёма вводимого раствора) на выход и морфологию получаемых пиролизом бензола углеродных материалов при использовании в качестве предшественников катализаторов ацетилацетонатов и циклопентадиенилов металлов подгруппы железа.

— Разработка качественной и количественной моделей образования углеродных материалов при пиролизе аэрозоля раствора металлорганического соединения в бензоле.

— Определены впервые эффективные энергии активации образования наночастиц металлов из капель аэрозоля и процесса деактивации наночастиц металла. Полученные энергии активации процесса роста УНТ соответствуют литературным данным.

2 Обзор литературы.

У углерода существует множество аллотропных модификаций (таких как, например, графит, алмаз, лонсдейлит, фуллерен, углеродные нанотрубки [38]) с очень разнообразными, а порой и противоположными, свойствами. В данной работе не будем рассматривать фуллерены, поскольку они являются молекулярными структурами и исследование их химии является отдельной областью исследования. Также не будем останавливаться на таких модификациях, как графит и карбен, а уделим основное внимание геометрически анизотропным углеродным структурам, которые с момента характеризации УНТ в 1991 [39] году привлекают к себе большой научный и практический интерес. После рассмотрения особенностей их структуры, необходимо выбрать метод синтеза, который позволяет получать продукты с высокими чистотой и выходом, низкой себестоимостью при возможности контроля их морфологии путём изменения условий синтеза. Важно подобрать оптимальные условия синтеза, определить круг варьируемых параметров, выстроить их в ряд по наибольшему влиянию на выход и морфологию образующихся материалов и выбрать начальные значения, желательно максимально близкие к оптимальным. Решение этой задачи требует систематизации имеющихся литературных данных по условиям синтеза и влиянию их изменения на выход и морфологию углеродных наноструктур. Также, поскольку в продуктах синтеза обычно присутствуют различные углеродные структуры, в обзоре необходимо рассмотреть методы очистки УНТ.

Определение морфологии и структуры УНТ является необходимым условием выполнения работы, ввиду этого часть обзора посвятим рассмотрению особенностей применения физико-химических методов исследования к конкретным углеродным материалам. Также для понимания протекающих процессов и возможности направленного изменения структуры получаемых материалов, важно проанализировать предложенные в литературе качественные и количественные модели формирования углеродных наноструктур.

5 Выводы.

На основании систематического изучения зависимости выхода наноматериалов от типа металлорганического соединения, температуры реакции, скорости потока газа-носителя, объёма вводимого раствора и растворителя определены оптимальные условия синтеза классических (5% Ре (ср)2, 750°С) и конических нанотрубок (0.5% №(асас)2, 600°С), нановолокон (15% Ре (ср)2, 550°С) и спиральных нановолокон (0.5% Бе (ср)2 в СН3ОН, 750°С), а также углеродных лент (15% Ре (ср)г, 650°С), пиролитическим методом с получением катализатора в процессе реакции.

Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, термического и рентгенофазового анализа, у-резонансной и КР-спектроскопии осуществили качественный и количественный анализ продуктов синтеза и, на его основании, предложены модели образования углеродных наноструктур при пиролизе бензольных растворов циклопентадиенилов и ацетилацетонатов железа, кобальта и никеля в качестве предшественников катализаторов.

С использованием указанных моделей путем совместного решения системы дифференциальных уравнений и аппроксимации экспериментальных данных впервые определены эффективные энергии активации стадий образования наночастиц металла, катализирующих рост УНТ, и их деактивации при получении УНТ пиролитическим методом без использования носителя катализатора.

В рамках предлагаемой методики получения углеродных нанотрубок эффективным путем повышения массы образующихся продуктов является увеличение объема вводимого раствора и концентрации предшественника в нём, исключая насыщение. При этом в случае ацетилацетонатов рассматриваемых металлов последний фактор приводит к реализации более дефектных структур. При использовании ферроцена продуктивным и более технологичным является синтез в атмосфере азота. Полученные экспериментальные результаты легли в основу конструкции успешно функционирующей на базе ФГУП «Исследовательский центр имени М.В. Келдыша» установки периодического действия по получению углеродных наноматериалов производительностью 730 г/час с выходом по сырью 75% и чистотой 95%.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Baughman R.H., Zakhidov A.A., Heer W.A. Carbon Nanotubes-the Route Toward Applications. // Science. 2002. V. 297. №. 5582. P.787−792.
  2. Yu M-F., Lourie O., Dyer M.J., Moloni K., Kelly T.F., Ruoff R.S. Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load.
  3. Science. 2000. V.287. №. 5453. P. 637−640.
  4. A.B. Однослойные углеродные нанотрубки: механизм образования и перспективы технологии производства на основе электродугового процесса. // Рос. хим. ж. 2004. Т.48. №.5. С.21−27.
  5. Sgobba V., Guldi D.M. Carbon nanotubes —electronic/electrochemical properties and application for nanoelectronics and photonics. // Chem. Soc. Rev. 2009. V.38.P. 165−184.
  6. A.B. Транспортные свойства углеродных нанотрубок. // Успехи физ. наук. 2009. Т. 179. №.3. С.225−242.
  7. Tans S.J., Devoret М.Н., Dai Н., Thess A., Smalley R.E., Geerligs L.J., Dekker C. Individual single-wall carbon nanotubes as quantum wires. // Nature. 1997. V.386. P.474 477.
  8. Dekker C. Carbon nanotubes as molecular quantum wires. // Phys. Today. 1999. V.52. №.5. P.22−28.
  9. A.B. Холодные полевые эмиттеры на основе углеродных нанотрубок. // Успехи физ. наук. 2010. Т. 180. №.9. С.897−930.
  10. Chen J., Zhou X., Deng S. Z., Xu N. S. The application of carbon nanotubes in high-efficiency low power consumption field-emission luminescent tube.
  11. Ultramicroscopy. 2003. V. 95. P. 153−156.
  12. Portet C., Taberna P.L., Simon P., Flahaut E., Laberty-Robert C. High power density electrodes for Carbon supercapacitor applications. // Electrochimica Acta. 2005. V. 50.1. 20. P. 4174−4181.
  13. Kaiita G., Adhikari S., Aryal H.R., Umeno M., Afre R., Soga Т., Sharon M. Cutting carbon nanotubes for solar cell application. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. A. 123 508. P. 1−3.
  14. Yogeswaran U., Chen S.-M. Recent Trends in the Application of Carbon Nanotubes-Polymer Composite Modified Electrodes for Biosensors: A Review. // Anal. Lett. 2008. V. 41. P. 210−243.
  15. Sears K., Dumee L., Schutz J., She M., Huynh C., Hawkins S., Duke M., Gray S. Recent Developments in Carbon Nanotube Membranes for Water Purification and Gas Separation. // Materials. 2010. V. 3. №.1. P. 127−149.
  16. А.Е., Иванова И. В., Буракова Е. А., Ткачев А. Г., Таров В. П. Применение углеродных нанотрубок для повышения эффективности работы волокнистых фильтров сверхтонкого обеспыливания газов. //Вестник ТГТУ. 2010. Т. 16. № 3. С.649−655.
  17. Shiraishi М., Takenobu Т., Kataura Н., Ata М. Hydrogen adsorbtion and desorbtion in carbon nanotube systems and its mechanisms. //Appl. Phys. A. 2004. V. 78. P. 947−954.
  18. Serp P., Corrias M., Kalck P. Carbon nanotubes and nanofibers in catalysis. // Appl. Cat. A: General. 2003. V. 253 P. 337−358.
  19. Serp P., Corrias M., Kalck P. Carbon nanotubes and nanofibers in catalysis. // Appl. Cat. A. 2003. V. 253. P. 337−358.
  20. Vua H., Gonfalvesa F., Philippea R., Lamourouxa E., Corriasa M., Kihnb Y., Pleec D. Bimetallic catalysis on carbon nanotubes for the selective hydrogenation of cinnamaldehyde. // J. Catalysis. 2006. V. 240. P. 18−22.
  21. П.Д., Орлова J1.А., Клименко Н. Н., Дулин В. Ю. Высококремнеземистый строительный материал, армированный углеродными нанотрубками. // Известия ВолгГТУ. 2011. Т.75. №.2. С.155−159.
  22. Chai G., Sun Y., Sun J.J., Chen Q. Mechanical properties of carbon nanotube-copper nanocomposites. // J. Micromech. Microeng. 2008. V. 18. A. 35 013. P. 1−4.
  23. Lee J., Mahendra S., Alvarez P. Nanomaterials in the Construction Industry: A Review of Their Applications and Environmental Health and Safety Considerations. // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 3580−3590.
  24. Broekhuizen P., Broekhuizen F., Cornelissen R., Reijnders L. Use of nanomaterials in the European construction industry and some occupational health aspects thereof. // J. Nanoparticle Research. 2011. V. 13. P. 447−462.
  25. A.B. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства. // Успехи физ. наук. 2002. Т. 172. № 4. С. 401−438.
  26. Hata К., Futaba D.N., Mizuno К., Namai Т., Yumura М., Iijima S. Water-Assisted Highly Efficient Synthesis of Impurity-Free Single-Walled Carbon Nanotubes. // Science. 2004. V. 306. N. 5700. P. 1362−1364.
  27. Hasegawa K., Noda S., Sugime H., Kakehi K., Maruyama S., Yamaguchi Y. Growth window and possible mechanism of millimeter-thick single-walled carbon nanotube forests. // J. Nanoscience Nanotech. 2008. V.8. N. 11. P. 61 236 128.
  28. Futaba D.N., Hata K., Yamada T., Mizuno T., Yumura M., Iijima S. Kinetics of Water-Assisted Single-Walled Carbon Nanotube Synthesis Revealed by a TimeEvolution Analysis. // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95, A. 56 104. P. 1−4.
  29. Zhang G., Mann D., Zhang L., Javey A., Li Y., Yenilmez E. Ultra-high-yield growth of vertical single-walled carbon nanotubes: Hidden roles of hydrogen and oxygen. // PNAS. 2005. V. 102. N. 45. P. 16 141−16 145.
  30. Li X., Zhang X., Ci L, Shah R., Wolfe C., Kar S., Talapatra S., Ajayan P. Airassisted growth of ultra-long carbon nanotube bundles. // Nanotech. 2008. V.19. A. 455 609. P. 1−7.
  31. Rao C., Govindaraj A. Carbon Nanotubes from Organometallic Precursors. // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. P. 998−1007.
  32. Leonhardt A., Ritschel M., Kozhuharova R., Graff A., Muhl T., Huhle R., Moncha I., Elefanta D., Schneidera C.M. Synthesis and properties of filled carbon nanotubes. // Diam. Relat. Mater. 2003. V.12. P. 790−793.
  33. Leonhardt A., Ritschel M., Elefant D., Mattern N., Biedermann K., Hampel S., Miiller Ch., Gemming T., Btichner B. Enhanced magnetism in Fe-filled carbon nanotubes produced by pyrolysis of ferrocene. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. A. 74 315. P. l-5.
  34. Ruskov T., Spirov I., Ritschel M., Miiller C., Leonhardt A. Mossbauer morphological analysis of Fe-filled multiwalled carbon nanotube samples. // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. A. 84 326. P. 1−6.
  35. Ci L., Wei J., Wei B., Liang J., Xu C., Wu D. Carbon nanofibers and singlewalled carbon nanotubes prepared by the floating catalyst method. // Carbon. 2001. V.39. P. 329−335.
  36. Kumar M., Ando Y. A simple method of producing aligned carbon nanotubes from an unconventional precursor Camphor. // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 374. P. 521−526.
  37. Satishkumar B.C., Govindaraj A., Sen R., Rao C.N.R. Single-walled nanotubes by the pyrolysis of acetylene-organometallic mixtures. // Chem. Phys. Lett. 1998. V. 293 P.47−52.
  38. Andrews R., Jacques D., Qian D., Rantell T. Multiwall Carbon Nanotubes: Synthesis and Application. // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. P.1008−1017.
  39. Sinnott S.B., Andrews R., Qian D., Rao A.M., Mao Z., Dickey E.C., Derbyshire F. Model of carbon nanotube growth through chemical vapor deposition.
  40. Chem. Phys. Lett. 1999. V.315. P. 25−30.
  41. Hirsch A. The era of carbon allotropes. // Nature. 2010. V.9. P.868−871.
  42. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon. //Nature. 1991. V.354. P.56−58.
  43. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Pimenta M. The remarkable properties of carbon nanotubes as nanoclusters. // Eur. Phys. J. D. 1999. V. 9. P. 69−75.
  44. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Eklund P.C. Science of fullerenes and carbon nanotubes. // NY: Academic Press. 1996. P. 112−124.
  45. Zhao X., Ando Y., Qin L.-C., Kataura H., Maniwa Y., Saito R. Radial breathing modes of multiwalled carbon nanotubes. // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 361.1. P. 169−174.
  46. И.В., Калинин Ю. Е. Замечательные качества углеродных нанотрубок. //Природа. 2004. № 5. С. 20−27.
  47. Schtitzenberger P., Schtitzenberger L. Sur quelques fails relatifs a I’histoire du carbone.// CR Acad. Sci. Paris. 1890. V. 111. P. 774−775.
  48. Endo M. Grow carbon fibers in vapour phase. // Chemtech. 1988, N.9, P.568−576.
  49. Jong K., Geus J. Carbon Nanofibers: Catalytic Synthesis and Applications. // Catal. Rev. 2000. V. 42. P. 481−510.
  50. Zhou J.H., Sui Z.J., Li P., Chen D., Dai Y.C., Yuan W.K. Structural characterization of carbon nanofibers formed from different carbon-containing gases. // Carbon. 2006, V. 44, P. 3255−3262.
  51. Eksioglu В., Nadarajah A. Structural analysis of conical carbon nanofibers. // Carbon. 2006. V. 44. P. 360−373.
  52. Vera-Agullo J., Varela-Rizo H., Conesa J., Almansa C., Merino C., Martin-Gullon I. Evidence for growth mechanism and helix-spiral cone structure of stacked-cup carbon nanofibers. // Carbon. 2007. V. 45. P. 2751−2758.
  53. Qi X., Zhong W., Deng Y., Au C., Du Y. Synthesis of helical carbon nanotubes, worm-like carbon nanotubes and nanocoils at 450 С and their magnetic properties. // Carbon. 2010. V. 48. P. 365 376.
  54. Yang S., Chen X, Motojima S. Coiling-chirality changes in carbon microcoils obtained by catalyzed pyrolysis of acetylene and its mechanism. // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. N. 19. P. 3567−3569.
  55. Chen X., Motojima S., Iwanaga H. Carbon coatings on carbon micro-coils by pyrolysis of methane and their properties. // Carbon. 1999. V.37. P. 1825−1831.
  56. Kuzuya C., In-Hwang W., Hirako S., Hishkawa Y., Motojima S. Prearation, Morphology and Growth Mechanism of Carbon Nanocoils. // Chem. Vap. Deposition. 2002. V.8. №.2. P. 57−62.
  57. Chen X, Yang S., Motojima S. Morphology and growth models of circular and flat carbon coils obtained by the catalytic pyrolysis of acetylene. // Mat. Lett. 2002. V.57. P.48- 54.
  58. Pan L., Zhang M., Nakayama Y. Growth mechanism of carbon nanocoils. // J. App. Phys. 2002. V. 91. №.12. P.10 058−10 061.
  59. Chen X., Motojima S. Morphologies of carbon micro-coils grown by chemical vapor deposition. // J. Mater. Science. 1999. V. 34, P. 5519−5524.
  60. Chen X., Motojima S. The growth patterns and morphologies of carbon micro-coils produced by chemical vapor deposition. // Carbon. 1999. V. 37. P. 18 171 823.
  61. Journet C., Bernier P. Production of carbon nanotubes. // Appl. Phys. A. 1998. V. 67. P. 1−9.
  62. Cuia S., Scharffa P., Siegmunda C., Spiessb L., Romanusb H., Schawohlb J. Investigation on preparation of multiwalledcarbonnanotubes by DC arc discharge under N2 atmosphere. // Carbon. V. 42. P.931−939.
  63. Andoa Y., Zhaoa X., Inoue S., Iijima S. Mass production of multiwalled carbon nanotubes by hydrogen arc discharge. // J. Cryst. Growth. 2002. 237−2391. P. 1926−1930.
  64. Shi Z., Lian Y., Hui Lia F., Zhou X., Gu Z., Zhang Y., Iijima S., Li H., To Yue H., Zhang S-L. Large scale synthesis of single-wall carbon nanotubes by arc-discharge method. // J. Phys. Chem. Solids. 2000. V. 61 P. 1031−1036.
  65. Li X., Zhu H., Jiang B., Ding J., Xu C., Wu D. High-yield synthesis of multiwalled carbon nanotubes by water-protected arc discharge method. // Carbon. 2002. V. 411. P. 1645 -1687.
  66. Yu J., Lucas J., Strezov V., Wall T. Coal and carbon nanotube production. // Fuel. 2003. V. 82. P. 2025−2032.
  67. Guo T., Nickolaev P., Thess A., Colbert D.T., Smalley R.E. Catalytic growth of single-walled nanotubes by laser vaporization. // Chem. Phys. Lett. 1995. V. 243. P. 49−54.
  68. Alonso-Nunez G., Valenzuela-Muniz A.M., Paraguay-Delgado F., Aguilar A., Verde Y. New organometallic precursor catalysts applied to MWCNT synthesis by spray-pirolysis. // Opt. Mater. 2006. V.29. P. 134−139.
  69. Ma R., Wei B., Xu C., Liang J., Wu D. Catalytic growth of carbon nanofibers on a porous carbon nanotubes substrate. // J. Mat. Sc. Lett. 2000. V. 19. P. 19 291 931.
  70. Pham-Huu C., Keller N., Roddatis V., Mestl G., Schlooglb R., Ledoux M. Large scale synthesis of carbon nanofibers by catalytic decomposition of ethane on nickel nanoclusters decorating carbon nanotubes. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002 V. 4. P. 514−521.
  71. Kukovitsky E.F., L’vov S.G., Sainov N.A., Shustov V.A. CVD growth of carbon nanotube films on nickel substrates. // App. Surf. Sci. 2003. V. 215. P. 201−208.
  72. Sato S., Kawabata A., Nihei M., Awano Y. Growth of diameter-controlled carbon nanotubes using monodisperse nickel nanoparticles obtained with a differential mobility analyzer. // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 382. P. 361−366.
  73. Huh Y., Lee J. Y, Cheon J., Hong Y.K., Koo J.Y., Leed T.J., Lee C.J. Controlled growth of carbon nanotubes over cobalt nanoparticles by thermal chemical vapor deposition. //J. Mater. Chem. 2003. V. 13. P. 2297−2300.
  74. Collins P.G., Arnold M.S., Avouris P. Engineering carbon nanotubes and nanotube circuits using electrical breakdown. // Science. 2001. V. 292. N. 5517. P. 706 709.
  75. Arnold M.S., Green A.A., Hulvat J.F., Stupp S.I., Hersam M.C. Sorting carbon nanotubes by electronic structure using density differentiation. // Nature Nanotech. 2006. V.l. P.60 -65.
  76. Morishita K., Takarada T. Scanning electron microscope observation of the purification behaviour of carbon nanotubes. // J. Mat. Sci. 1999. V.34. P. l 1 691 174.
  77. Park S.P., Choi Y.C., Kim K.S., Chung D., Bae D.J., An K. High yield pirification of multiwalled carbon nanotubes by selective oxidation during thermal annealing. // Carbon. 2001. V.39. P.655−661.
  78. Darmstadt H, Summchen L, Ting J-M, Roland U, Kaliaguine S, Roy C. Effects of surface treatment on the bulk chemistry and structure of vapor grown carbon fibers. // Carbon 1997.V. 35. P.1581−1585.
  79. Ago H., Qi J., Tsukagoshi K., Murata K., Ohshima S., Aoyagi Y., Yumura M. Catalytic growth of carbon nanotubes and their patterning based on ink-jet and lithographic techniques. // J. Electroanal. Chem. 2003. V.559. P.25−30.
  80. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Saito R., Jorio A. Raman spectroscopy of carbon nanotubes. // Phys. Rep. 2005. V.409. P. 47−99.
  81. Jorio A., Pimenta M. A, Souza Filho A.G., Saito R., Dresselhaus G., Dresselhaus M. S. Characterizing carbon nanotube samples with resonance Raman scattering. //New J. Phys. 2003. V.5. P. 139.1−139.
  82. Ouyang Y., Fang Y. Temperature dependence of the raman spectra of carbon nanotubes with 1064nm excitation. // Physica E. 2004. V. 24. P. 222−226.
  83. DiLeo R.A., Landi В .J., Raffaelle R.P. Purity assessment of multiwalled carbon nanotubes by Raman spectroscopy. // J. App. Phys. 2007 V. 101. A. 64 307. P. l-9.
  84. Kamalakaran R., Terrones M., Seeger Т., Kohler-Redlich Ph., Ruhle M. Synthesis of thick and crystalline nanotube arrays by spray pyrolysis. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. N. 21. P.3385−3387.
  85. Osswald S., Havel M., Gogotsi Y. Monitoring oxidation of multiwalled carbon nanotubes by Raman spectroscopy. // J. Raman Spectrosc. 2007. V. 38. P. 728 736.
  86. Rao A.M., Richter E., Bandow S., Chase В., Eklund P.C., Williams K.A., Fang S., Subbaswamy K.R. Diameter-Selective Raman Scattering from Vibrational Modes in Carbon Nanotubes. // Science. 1997. V.275. P.187−191.
  87. Bom D., Andrews R., Jacques D., Anthony J., Chen В., Meier M.S. Thermogravimetric analysis of the oxidation of multiwalled carbon nanotubes: evidence for the role of defect sites in carbon nanotube chemistry.// Nano letters. 2002. V.2. №.6. P. 615−619.
  88. McKee G.S., Vecchio K.S. Thermogravimetric analysis of synthesis variation effects on cvd generated multiwalled carbon nanotubes. // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 10. P. 1179−1186.
  89. A.A., Киселёва Т. Ю., Ильина Ю. В., Тарасов Б. П., Мурадян В. Е. Углеродные наноструктуры, полученные на Fe-Ni катализаторе. // Альтерн. энерг. экол. 2004. №.3. С. 37−43.
  90. Little R.B. Mechanistic aspects of carbon nanotube nucleation and growth. // J. Clust. Sci. 2003. V.14. N.2 P. 135−185.
  91. Esconjaureguia S., Whelana C.M., Maex K. The reasons why metals catalyze the nucleation and growth of carbon nanotubes and other carbon nanomorphologies. // Carbon. 2009. V.47. P. 659−669.
  92. Gohiera A., Ewelsa C.P., Mineab T.M., Djouadia M.A.Carbon nanotube growth mechanism switches from tip- to base-growth with decreasing catalyst particle size. // Carbon. 2008. V. 46. P. 1331 -1338.
  93. Teo. K., Singh C. Chhowalla M., Milne W. Catalitic Synthesis of Carbon Nanotubes and Nanofibers. // Encyc. Nanosci. Nanotech. 2003. V. 10. P. 1−22.
  94. Klinke C., Bonard J., Kern K. Thermodynamic calculations on the catalytic growth of multiwall carbon nanotubes. // Phys Rev B. 2005. V. 71. A.35 403. P. 1−7.
  95. Pham-Huu C., Vieira R., Louis B., Carvalho A., Amadou J., Dintzer T., Ledoux M.J. About the octopus-like growth mechanism of carbon nanofibers over graphite supported nickel catalyst. // Journal of Catalysis. 2006. V. 240. P. 194 202.
  96. Deck C., Vecchio K. Growth mechanism of vapor phase CVD-grown multi-walled carbon nanotubes. // Carbon. 2005. V.43. P. 2608−2617.
  97. Donnet J., Oulanti H., Huu T. Mechanism growth of multiwalled carbon nanotubes on carbon black. // Diamond & Related Materials. 2008. V. 17. P. 1506−1512.
  98. Kim N. S, Lee Y. T., Park J., Ryu H., Lee H, Choi S., Choo J. Dependence of the Vertically Aligned Growth of Carbon Nanotubes on the Catalysts. // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P.9286−9290.
  99. Kim K., Kim K., Jung W., Bae S., Park J., Choi J., Choo J. Investigation on the temperature-dependent growth rate of carbon nanotubes using chemical vapor deposition of ferrocene and acetylene. // Chem. Phys. Lett. 2005. V. 401. P. 459 464.
  100. Pal S., Talapatra S., Kar S., Ci L., Vajtai R. Time and temperature dependence of multi-walled carbon nanotube growth on Inconel 600. // Nanotechnology. 2008. V.19 A.45 610. P. 1−6.
  101. Louchev O., Sato Y., Kanda H. Multiwall carbon nanotubes: Self-organization and inhibition of step-flow growth kinetics. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 89. №.6. P.3438−3446.
  102. Kuwana K., Satio K. Modeling CVD synthesis of carbon nanotubes: Nanoparticle formation from ferrocene. // Carbon. 2005. V.43. P.2088−2095.
  103. Puretzky A.A., Geohegan D.B., Jesse S., Ivanov I.N., Eres G. In situ measurements and modelling of carbon nanotube array growth kinetics during chemical vapour deposition. // Appl. Phys. A. 2005. V. 81, P. 223−240.
  104. Kim U.J., Furtado С.А., Liu X., Chen G., Eklund P.C. Raman and IR Spectroscopy of Chemically Processed Single-Walled Carbon Nanotubes. //J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 15 437−15 445.
  105. Wagner J., Ramsteiner M., Wild Ch, Koidl P. Resonant Raman scattering of amorphous carbon and polycrystalline diamond films. // Phys. Rev. B. 1989. V. 40. P. 1817−1824.
  106. Физические величины. Справочник. (Под ред. И. С. Григорьева, Е.З. Мейлихова) М.: Энергоатомиздат, 1991. с. 1061−1064.1 I
  107. Morup S., Knudsen J.E. Molecular dynamics and spin-lattice relaxation of Fe in a supercooled liquid. // J. Phys. C: Solid State Phys. 1985. V.18. P.2943−2953.
  108. Rancourt D.G., Daniels J.M. Influence of unequal magnetization direction probabilities on the Mossbauer spectra of superparamagnetic particles. // Phys. Rev. B. 1984. V. 29. № 5. P.2410−2414.
  109. Prados C., Crespo P., Gonzalez J. M., Hernando A., Marco J. F., Gancedo R., Grobert N., Terrones M., Walton R. M., Kroto H. W. Hysteresis shift in Fe-filled carbon nanotubes due to y-Fe. // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. A. l 13 405. P. 1−4.
  110. Costa G.M., Grave E., Vandenberghe R.E. Mossbauer studies of magnetite and Al-substituted maghemites. // Hyp. Int. 1998. V. l 17. P.207−243.
  111. Charles R.G., Pawlikowski M.A. Comparative Heat Stabilities of Some Metal Acetylacetonate Chelates. //J. Phys. Chem. 1958. V. 62. №.4. P. 44044.
  112. Kuwana К., Saito К. Modeling CVD synthesis of carbon nanotubes: Nanoparticle formation from ferrocene. // Carbon. 2005. V. 43. P. 2088−2095.
  113. Kim Т., Lee K.-R., Eun K.Y. Oh K.-H. Carbon nanotube growth enhanced by nitrogen incorporation. // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 372. P. 603−607.
  114. Mukhopadhyay P., Das Gupta А., Ваша A.K. Thermal conductivity of hydrogen-nitrogen and hydrogen-carbon-dioxide gas mixtures. // Brit. J. Appl. Phys. 1967. V. 18. P.1301−1306.
  115. Tsang S. C., Harris P. J. F., Green M. L. H. Thinning and opening of carbon nanotubes by oxidation using carbon dioxide. // Nature. 1993. V. 362. P. 520 -522.
  116. Yu G., Gong J., Wang S., Zhu D., He S., Zhu Z. Etching effects of ethanol on multi-walled carbon nanotubes. // Carbon. 2006. V. 44. P. 1218−1224.
  117. Краткий справочник физико-химических величин. (Под ред. А. А. Равделя и А.М.Пономаревой). Изд. 8. Л.: Химия. 1983. С.112−113.
  118. Металловедение и термическая обработка стали. Том 1. (Под ред. М. Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта). М.: Металлургия, 1983.352 с.
  119. Charlier J. Defects in Carbon Nanotubes. // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. P. 1063−1069.
  120. Linteris G.T., Rumminger M.D., Babushok V., Tsang W. Flame inhibition and blends of inert and catalytic agents. // Proc. Comb. Inst. 2000. V. 28. P. 29 652 972.
  121. Lewis К. E., Smith G.P. Bond dissociation energies in ferrocene. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 4650−4651.
  122. Liu Y., Pan C., Wang J. Raman spectra of carbon nanotubes and nanofibers prepared by ethanol flames. // J. Matt. Science. 2004. V.39., P. 1091−1094.
  123. Girifalco L. A., Hodak M., Lee R.S. Carbon nanotubes, buckyballs, ropes, and a universal graphitic potential. // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. P. 13 104−13 110.
  124. Yamada Т., Maigne A., Yudasaka M., Mizuno K., Futaba D.N., Yumura M., Iijima S., Hata K. Revealing the Secret of Water-Assisted Carbon Nanotube Synthesis by Microscopic Observation of the Interaction of Water. // Nano Lett. 2008. V. 8. P.4288−4292.
  125. Pinault M., Mayne-L'Hermite M., Reynaud C., Pichot V., Launois P., Ballutaud D. // Growth of multiwalled carbon nanotubes during the initial stages of aerosolassisted CCVD. Carbon. 2005. V. 43. P. 2968−2976.
  126. Xiang R., Yang Z., Zhang Q., Luo G., Qian W., Wei F., Kadowakia M. Growth Deceleration of Vertically Aligned Carbon Nanotube Arrays: Catalyst Deactivation or Feedstock Diffusion Controlled? // J. Phys. Chem. C. 2008.
  127. V. 112. №.13. P. 4892^1896.
  128. Советская энциклопедия (под ред. Голямина), М., 1979, стр. 303.
  129. Louw R., Dijks J., Mulder P. Pyrolysis of benzene and chlorobenzene in an atmosphere of hydrogen and formation of methane. // Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 1984. V. 103. №. 10. P. 271−275.
  130. Hou К. C., Palmer H. B. The Kinetics of Thermal Decomposition of Benzene in a Flow System. // J. Phys. Chem. 1965. V. 69. N. 3. P. 863−868.
  131. Picher M., Anglaret E., Jourdain V. High temperature activation and deactivation of single-walled carbon nanotube growth investigated by in situ Raman measurements. // Diamond & Related Mater. 2010. V.19, P.581−585.
  132. Jeong G., Yamazaki A., Suzuki S., Kobayashi Y., Homma Y. Behavior of catalytic nanoparticles during chemical vapor deposition for carbon nanotube growth. // Chem. Phys. Lett. 2006. V.422. P.83−88.
  133. Amama P.B., Pint C.L., McJilton L., Kim S.M., Stach E.A., Murray P.T., Hauge R.H., Maruyama B. Role of Water in Super Growth of Single-Walled Carbon Nanotube Carpets. // Nano Lett. 2009. Y.9. P. 44−49.
  134. Pal S.K., Talapatra S., Kar S., Ci L., Vajtai R., Borca-Tasciuc Т., Schadler L.S., Ajayan P.M. Time and temperature dependence of multi-walled carbon nanotube growth on Inconel 600. //Nanotech. 2008. V.19. N.4. P. 1−5.
  135. Lewis K.E., Smith G.P. Bond dissociation energies in ferrocene. // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. №.16. P. 4650−4651.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!