Наноструктуры, способы их получения

применяют разбавление  углеводорода водородом.

С целью пассивации активных каталитических частиц, препятствующей их закоксовыванию и потере активности,

применяют также  аммиак, а для увеличения выхода УНМ добавляют CO.

Важнейшим компонентом  пиролитического способа синтеза  УНМ является природа каталитической системы. При этом следует учитывать не только состав, но и способ его приготовления и нанесения на подложкуКруг используемых для получения УНМ пиролизом углеводородов достаточно обширен. В основном используются металлы 3d-группы – железо, никель, кобальт– и их бинарные смеси и сплавы с другими металлами: Co/Fe, Fe/Mo, Co/Mo, Fe/Cu.

Использование бинарных составов может привести к  повышению эффективности процесса роста УНМ.

Для эффективного роста нанотрубок необходимо, чтобы активные центры катализаторной массы имели малые размеры.

Использование высокодисперсных порошков с микрометрическими  размерами, достижимыми путем механического диспергирования, представляется малоэффективным [4].

Поэтому при  синтезе катализаторов используют различные носители, применяя при  этом методы соосаждения, импрегнирования, нанесения суспензий на подложку, термическое разложение и др. В качестве носителей используют нелетучие оксиды и гидроксиды металлов (Mg, Ca, Al, La, Ti, Y, Zr), цеолиты, селикогели, пористый Si, алюмогель и др. Роль носителей – предотвращение спекания металлических частиц катализатора, обеспечение их равномерного распределения в катализаторной массе, промотирующее воздействие на пиролиз.

Выбор носителя определяется рядом факторов, главный  из которых – уровень сложности  удаления носителя из УНМ по окончании процесса синтеза. В этом смысле весьма привлекателен оксид магния (MgO), легко удаляемый из продукта кислотной обработкой.

Труднодостижимая  однородность распределения активных частиц катализатора в носителе может  быть достигнута применением золь-гель-методов приготовления.

Хорошим носителем  может являться пористый кремний, содержащий после электрохимического травления микропоры (< 2 нм), но он достаточно

сложно затем  удаляется из УНМ [1].

В качестве базового метода, реализованного нами впоследствии для получения в промышленном объеме. Катализатор получали восстановлением в атмосфере водорода при 873 К прекурсора NiO/MgO, приготовленного

соосаждением в кислой среде солей никеля и магния. Приблизительное равенство ионных радиусов Mg2+ и Ni2+ способствует тому, что NiO и MgO обладают хорошей взаимной растворимостью и в бинарной системе NiO/MgO образуют твердый раствор NixMg1–xO. Из-за этого ионы никеля распределены разреженно и равномерно по объему решетки MgO и при

взаимодействии прекурсора с водородом только небольшая часть ионов никеля восстанавливается до металлического Ni, причем полному восстановлению всего никеля препятствует также и валентная стабилизация кристаллическим полем MgO .

В результате кластеры металлического никеля редко  и равномерно распределены на поверхности  носителя и имеют малые размеры.

В очередной  раз, отмечая важнейшую роль, которую играет катализатор в процессах ГФХО, необходимо также констатировать, что количество активного металла в катализаторной массе может быть фактором регулирования параметров получаемых УНМ и, в частности, их диаметров. Проведенные в РХГУ им. Д.И. Менделеева исследования на Ni/MgO

катализаторе при пиролизе CH4 выявили следующий эффект:

 

Ni/Mg               2 : 1         1 : 3          1 : 5         1 : 10            1 : 20 T, °C                 510          580           620           630                650 Dмунт, нм         35             –             21             17                  13

 

Для получения  результата экспериментаторы ступенчато повышали также и температуру  процесса [6].

 

 

 

 

 

Заключение

 

Открытие углеродных нанотрубок относится к наиболее значительным достижениям современной науки. Эта форма углерода по своей структуре занимает промежуточное положение между графитом и фуллереном. Однако многие свойства углеродных нанотрубок не имеют ничего общего ни с графитом, ни с фуллереном. Это позволяет рассматривать и исследовать нанотрубки как самостоятельный материал, обладающий уникальными физико-химическими характеристиками.

Исследования углеродных нанотрубок представляют значительный фундаментальный и прикладной интерес. Фундаментальный интерес к этому объекту обусловлен, в первую очередь, его необычной структурой и широким диапазоном изменения физико-химических свойств в зависимости от хиральности. Такие свойства нанотрубок, как сверхминиатюрные размеры, хорошая электропроводность, высокие эмиссионные характеристики, высокая химическая стабильность при существующей пористости и способность присоединять к себе различные химические радикалы, позволяют надеяться на эффективное применение нанотрубок в таких областях, как измерительная техника, электроника и наноэлектроника, химическая технология и др.

Именно поэтому используются множество  различных способов синтеза нанотрубок, но в большенстве своем такие основные способы как:

− дуговой способ;

− Лазерное испарение графита или способ лазерной абляции;

− Синтез углеродных наноматериалов (УНМ) из углеродосодержащих газов    или пиролиз углеводородов.

Используюстся чаще чем остальные способы синтеза наноструктур.

 

 

 

Библиографический список

 

1. Ткачев, А.Г. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур: монография / А.Г. Ткачев, И.В. Золотухин. – М.: «Издательство Машиностроение-1», 2007. – 316 с.
2. Минько, Н.И. Методы получения и свойства нанообъектов: учеб. пособие / Н.И. Минько, В.В. Строкова, И.В. Жерновский, В.М. Нарцев. - М.: Флинта: Наука, 2009. - 168 с.
3. http://www.portalnano.ru/read/prop/pro/part2/c-nanotubes
4. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/925.html
5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Углеродные_нанотрубки
6. http://nanoarea.ru/index.php/nanoosnov/65-sintez