Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИДРИДОВ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Б. П. Тарасов, В. Н. Фокин, В. Е. Мурадян, П. В. Фурсиков, А. А. Володин, О. Н. Ефимов
Институт проблем химической физики РАН Институтский проспект, 14, Черноголовка, Московская область, 142432, Россия Факс: (096) 515-48-20, e-mail: btarasov@icp.ac.ru
Углеродные наноструктуры (УНС) — графитовые нановолокна и нанотрубки — привлекают к себе пристальное внимание благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам. Одним из наиболее распространенных методов их синтеза является пиролиз различных углеводородов на металлических катализаторах, в частности — на порошках переходных металлов — Fe, Со, №.
В данной работе в качестве каталитических систем для синтеза УНС предложено использовать по-
0,1-0,2 мкм. Такого же размера частицы порошок образуются при использовании в качестве химического дис-пергатора аммиака.
Установлено, что применение порошков У№2 5Нх и УН2_3+№ для электродугового синтеза одностенных углеродных нанотрубок (сравнение с Со-№-системой) (табл.1):
—упрощает технологию приготовления гомогенных металл-графитовых композиций;
Таблица 1
Характеристика металл-графитового электрода, параметров и продуктов электродугового испарения
Сравниваемые характеристики Катализатор 3Co/Ni Катализатор YNi2Hx Без катализатора
Количество металлов в аноде, ат. % мае. % 0,64 + 1,9 11,2 1,9 + 0,95 14,4 —
Межэлектродное расстояние, мм 2,5-3 1-2 0,5
Давление гелия, Торр 650 500 600
Сила тока, А 93 98 115
Скорость испарения, г/мин ~ 0,2 ~ 0,8 ~ 0,3
Содержание фуллеренов в саже, мас. % ~ 10 <1 20
Содержание ОНТ в «воротниковой» 15-20 30-40 —
Средний диаметр ОНТ, нм ~ 1,2 ~ 1,4 —
рошки гидридов интерметаллических соединений (ИМС) и смесей гидридов металлов с никелем. Для получения высокодисперсных порошков разработана методика гидридного диспергирования, основанная на обратимом взаимодействии интерметаллидов с водородом, приводящем к измельчению компактных материалов (размером 1-3 см):
У + 3/2Н2 ^ УН, ^ У + 3/2Н2 УМ^ + хН2 ^ УМ^Н^ ^ У№2_5 + хН2 La№. + хН ^ La№HX ^ LaNi5 + х Н
5 2 5 2х 5 2
компакт порошок металлический
гидрида порошок
С повышением числа циклов «гидрирование о дегидрирование» размер частиц порошка уменьшается до 1-3 мкм. Путем обработки гидридных фаз в шаровой мельнице можно уменьшить размер частиц до
— приводит к образованию однородного металл-углеродного пара в области дуги;
— уменьшает время испарения анода;
— подавляет сопутствующий процесс образования фуллеренов;
—увеличивает содержание ОНТ в продуктах испарения;
— увеличивает диаметры ОНТ.
Установлено, что использование порошков
LaNi2 5Нх для пиролизного синтеза графеновых нано-волокон (сравнение с №-катализатором) (рис. 1):
—упрощает процесс приготовления каталитической системы;
— позволяет регулировать величину частиц никеля на поверхности интерметаллида;
—уменьшает температуру разложения этилена;
Углеродные наноструктуры
Рис. 1. Прирост массы сажи при разных температурах пиролиза этилена на ЬаШ5Нх
— позволяет получать водородсорбирующие композиции интерметаллид-графеновое нановолок-но-никель.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 02-03-32962 и 03-03-06565-МАС) и Международного научно-технического центра (МНТЦ) (проект № 1580).
^АЕЕ Специальный выпуск (2003)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.