Curățarea nanotuburilor de carbon. Carbon Nanotruba. Efectele capilare și nanotuburile de umplere
În acid sulfuric care conține anhidridă cromată. Cu toate acestea, este necesar să pre-eliminați fracția mare de granule nanoalmaz. Lista de referințe 1. Spitsyn B.v., Davidson J.L., Gradoboev M.N., Galushko T.B., Serebryakova N.v., Karpukhina T.A., Kulakova I.I., Melnik N.N. Inried la modificarea detonării Nanodiamond // Materiale înrudite, 2006, vol. 15, p. 296-299 2. Pat. 5-10695, Japonia (A), soluția de crom, Tokyo Daiyamondo Kogu Seisakusho K.K., 04/27/1993 3. Dolmatov, V.Yu. Diamantele ultradisperse de sinteză de detonare ca bază a unei noi clase de acoperiri galvanice metalice compozite / v.U. DOLMATOV, GKBURKAT // Superhard Materiale, 2000, T. 1.- S. 84-94 4. Grigorie R. Flocularea și sedimentarea - principiile de bază // spec. Chem., 1991, voi. 11, Nr. 6, p. 426-430 UDC 661.66 N.Yu. BIRYUKOV1, A. N. KOVALENKO1, S.YU. Tsareva1, Ld. Ishakov2, E.V. Jarikov1 Universitatea de Tehnologie Chimică Rusă. Di. Mendeleeva, Moscova, Rusia Centrul științific al fibrei Ras, Moscova, Rusia 1 2 Curățarea nanotuburilor de carbon obținute prin piroliză de piroliză catalitică în această lucrare Rezultatele studiilor experimentale de purificare și separare a nanotuburilor multi-perete prin metode fizice și chimice sunt prezentate. Eficiența fiecărei etape a fost controlată prin studierea caracteristicilor morfologice ale produselor de piroliză. Lucrarea prezintă rezultatele studiilor experimentale de purificare și separare a nanotuburilor de carbon multistrat prin metode fizice și chimice. Eficacitatea fiecărei etape de purificare a fost controlată prin schimbarea caracteristicilor morfologice ale produselor de piroliză. Metoda de piroliză catalitică a hidrocarburilor este una dintre metodele promițătoare pentru sinteza nanotuburilor de carbon. Metoda permite obținerea unor nanotuburi multistrat multistrat, nanostructuri de carbon orientate cu organizarea corespunzătoare a parametrilor de sinteză. În același timp, produsul obținut prin piroliza compusului care conține carbon, împreună cu nanotuburile, conține o cantitate semnificativă de impurități cum ar fi particulele de catalizator, carbonul amorf, fullerene etc. pentru a elimina aceste impurități, metode fizice (centrifugare, efecte cu ultrasunete, Filtrarea) sunt utilizate în mod obișnuit în combinație cu substanțe chimice (oxidare în gaz sau suporturi lichide la temperaturi ridicate). Metoda combinată de curățare și separare a nanotuburilor multistrat din subproduse a fost elaborată în lucrare, a fost determinată eficacitatea diferiților reactivi. Depozitul inițial a fost obținut prin metoda de piroliză catalitică a benzenului folosind fier pentacarbonil ca o pre-unitate. Depozitul a fost tratat cu sare, sulfuric și acizi azotici. Unitățile de nanotuburi au fost sparte cu o ultrasunete cu o frecvență de 22 kHz. Pentru a împărți depunerea la fracțiuni, a fost utilizată centrifugarea (3000 rpm, durata procesării - până la 1 oră). În plus față de acid, a utilizat, de asemenea, tratamentul termic al nanotuburilor pe Y cu P E și în tehnologia chimică și chimică. Volumul XXI. 2007. №8 (76) 56 Aer. Pentru a obține cea mai bună curățare, a fost stabilită o secvență optimă de diferite metode. Caracteristicile morfologice ale produselor de piroliză și gradul de purificare au fost controlate prin metode de scanare microscopie electronică, spectroscopie Raman și analiza fazelor cu raze X. UDC 541.1 E.N. GOLUBE, N.F. Kizim, V.V. Moskalenko Novomoskovsky Institutul de la Universitatea de Tehnologie Chimică Rusă. Di. Mendeleeva, Novomoskovsk, Rusia Influența nanostructurilor asupra caracteristicilor de extracție a apei - ERCL3 - D2EGFK - heptan cinetică Caracteristica cinetică a ER (III) a extrasului ER (III) Soluția de D2EHPA în heptan (zona concentrată pe curba cinetică, rata ridicată a acumulării sale La straturi interfaciale dinamice La începutul procesului, dispoziția extremă în funcție de grosimea revizuită a straturilor interfaciale dinamice din elementul de concentrație și solvent) se indică la o parte semnificativă a nanostructurilor în procesul de extracție. Caracteristicile cinetice ale eliminării ERBIA (III) a soluțiilor D2EGFC în heptan (platforme de concentrație asupra curbelor cinetice, viteza mare a acumulării sale în DMS la începutul procesului, natura extremă a dependenței DMS observate Raportul dintre concentrațiile elementului și un extract) indică un rol semnificativ al nanostructurilor în procesul de extracție. Se știe că diverse nanoobjects pot apărea în sistemele de extracție: straturi de adsorbție, miceli, geluri micelari, vezicule, geluri polimerice, geluri cristaline, microemulsie, nanodisperare, emulsie. În particular, în sistemul La (OH), apa 3-D2EGFK-Dean este formată dintr-un organogel, structura spațială este construită din particule de rulare cu un diametru de ≈0.2 și o lungime de 2-3 microni. Sarea de sodiu a D2EGFK în absența apei formează micelle cilindrice inverse cu o rază de 53 nm. În secțiunea transversală a micelilor există trei molecule de NAD2EGF, orientate de grupuri polare până la lanțurile centrale și hidrocarbonate în direcția unui solvent organic. Starea unei astfel de zăbrele depinde de natura elementului. În cazul CO (D2EGF) 2, structurile macromoleculare se formează cu valoarea numărului de agregare mai mare de 225. În cazul NI (D2EGF) 2 (eventual Ni (D2EGF) 2⋅2N2O), agregatele apar cu Numărul de agregare ≈5.2. În anumite condiții, este posibilă formarea unor structuri moleculare polimerice cu o rază hidrodinamică de ≈15 nm. Atunci când apare extracția lărgită cu soluții de D2EGFC, apare formarea unui fosfat de alchil de lantan și structural-rigid, care determină o scădere a elasticității monostratului de fosfat alchil la marginea partiției de fază. Formarea nanostructurilor afectează atât proprietățile de echilibru ale sistemului, cât și cinetica procesului. Extracția Pze este complicată de fluxul de numeroase procese interfaciale, cum ar fi apariția și dezvoltarea convecției spontane de suprafață (SEC), formarea unei bariere structurale și mecanice, dispersie de fază și altele asemenea. Ca rezultat al reacției chimice dintre D2EGFC și element, se formează o sare solublată hard, ceea ce determină formarea de nanostructuri prin mecanismul "de la mai mic la mai mult". Scopul acestei lucrări a fost de a stabili efectul nanostructurilor asupra caracteristicilor cinetice ale soluțiilor ERBIA de extracție (III) ale D2EGFC în heptan. S P e x și în tehnologia chimică și chimică. Volumul XXI. 2007. №8 (76) 57
Proprietarii brevetului RU 2430879:
Invenția se referă la nanotehnologie și poate fi utilizată ca o componentă a materialelor compozite. Nanotuburile de carbon multistrat sunt obținute prin piroliza hidrocarburilor folosind catalizatori care conțin ca componente active Fe, CO, Ni, MN și combinațiile lor, precum și al 2O3, MgO, SACO 3 ca purtători. Nanotuburile rezultate sunt purificate prin fierbere într-o soluție de acid clorhidric cu apă suplimentară de spălare. După tratamentul acid, încălzirea în curentul de argon de înaltă puritate în cuptor cu un gradient de temperatură. În zona de lucru a cuptorului, temperatura este de 2200-2800 ° C. La marginile cuptorului, temperatura este de 900-1000 ° C. Invenția permite obținerea de nanotuburi multistrat cu impurități metalice mai mici de 1 ppm. 3 z.p. F-Lies, 9 bolnavi, 3 masă.
Invenția se referă la câmpul de a obține nanotuburi de carbon multistrat de înaltă puritate (MEND) cu un conținut de impurități metalice mai mici de 1 ppm, care poate fi utilizat ca componente ale materialelor compozite în diferite scopuri.
Pentru producția de masă, Mulc utilizează metode bazate pe piroliza de carbon sau monoxidul de carbon în prezența catalizatoarelor metalice pe bază de subgrupuri metalice [t.w.bbesen // nanotuburi de carbon: preparare și proprietăți, CRC Press, 1997, p.139-161; V.Shanov, Yeo-Heung Yun, Mjschuiz // Sinteza și caracterizarea materialelor de nanotuburi de carbon (revizuire) // Jurnalul Universității de Tehnologie Chimică și Metalurgie, 2006, nr. 4, V.41, p.377-390 ; J.w.seo; A.Magrez; M.mils; K.LEE, V LUKOVAC, L.FORRO // Nanotuburi de carbon cultivate catalitic: de la sinteza la toxicitate // Jurnalul de Fizică D (Fizica aplicată), 2007, V.40, N.6]. În virtutea acestui lucru, muntele obținut cu ajutorul lor conține impuritățile metalelor utilizate de catalizatori. În același timp, pentru o serie de aplicații, de exemplu, pentru a crea dispozitive electrochimice și obținerea materialelor compozite în diferite scopuri, este necesară o mentă de înaltă puritate care nu conține impurități metalice. Monetăria foarte violet este necesară în primul rând pentru a obține materiale compozite supuse procesării la temperaturi ridicate. Acest lucru se datorează faptului că incluziunile anorganice pot fi catalizatori grafici locali și ca urmare a inițierii formării defecte noi în structura carbonului [ca fiale // carbon, compozitele intermediare și compozite bazate pe aceasta, Aspect Press, Moscova, 1997 , p.588 -602]. Mecanismul acțiunii catalitice a particulelor metalice se bazează pe interacțiunea atomilor metalici cu o matrice de carbon cu formarea de particule metalice-carbon, urmată de eliberarea unor formațiuni noi de grafit care pot distruge structura compozitului. Prin urmare, chiar și mici impurități ale metalelor pot duce la o încălcare a omogenității și morfologiei materialului compozit.
Cele mai frecvente metode de curățare a nanotuburilor de carbon catalitic de impurități se bazează pe tratamentul lor cu un amestec de acizi cu concentrații diferite atunci când sunt încălzite, precum și în combinație cu efectele radiației cu microunde. Cu toate acestea, principalul dezavantaj al acestor metode este distrugerea pereților nanotuburilor de carbon ca urmare a expunerii la acizi puternici, precum și apariția unui număr mare de grupări funcționale care conțin oxigen nedorite pe suprafața lor, ceea ce face dificilă pentru a selecta condițiile pentru tratamentul acid. În același timp, puritatea suportului rezultat este de 96-98% în greutate, deoarece particulele de metal ale catalizatorului sunt încapsulate în cavitatea interioară a nanotubului de carbon și sunt inaccesibile reactivilor.
Îmbunătățirea purității suportului poate fi realizată prin încălzirea acestora la temperaturi mai mari de 1500 ° C, cu conservarea structurii și morfologia nanotuburilor de carbon. Aceste metode permit nu numai curățarea mentei de impuritățile metalelor, ci și contribuie la raționalizarea structurii nanotuburilor de carbon datorită recoacerii defectelor mici, o creștere a modulului tânăr, o scădere a distanței dintre straturile de grafit , precum și îndepărtarea oxigenului de suprafață, care mai oferă o dispersie mai uniformă a nanotuburilor de carbon în matricea polimerică necesară pentru a obține materiale compozite mai bune. Blaze la o temperatură de aproximativ 3000 ° C conduce la formarea defectelor suplimentare în structura nanotuburilor de carbon și dezvoltarea defectelor deja existente. Trebuie remarcat faptul că puritatea nanotuburilor de carbon obținute prin metodele descrise nu depășește 99,9%.
Invenția rezolvă problema dezvoltării unei metode de curățare a nanotuburilor de carbon multistrat obținute prin piroliza catalitică a hidrocarburilor, cu îndepărtarea aproape completă a impurităților de catalizator (până la 1 ppm), precum și impuritățile altor compuși care pot apărea la prelucrarea acidului , menținând în același timp morfologia nanotuburilor de carbon.
Problema este rezolvată prin metoda de curățare a nanotuburilor de carbon multistrat obținute prin piroliza hidrocarburilor utilizând catalizatori care conțin ca componente active Fe, CO, Ni, MN, MN și combinațiile acestora, precum și al 2O3, MgO, SASI 3 ca transportatori care efectuează fierberea într-o soluție de acid clorhidric cu spălare suplimentară cu apă, după tratamentul cu acid, încălzirea în curentul de argon de înaltă puritate în cuptor cu un gradient de temperatură, în zona de lucru, temperatura este de 2200-2800 ° C , La marginile cuptorului, temperatura este de 900-1000 ° C, rezultând nanotuburi multistrat sunt obținute cu conținutul impurităților metalice mai mici de 1 ppm.
Hamul se desfășoară în fiole realizate din grafit de înaltă puritate.
Timpul de încălzire din curentul de argon este, de exemplu, 15-60 de minute.
Utilizați argon cu o puritate de 99,999%.
Diferența esențială a metodei este utilizarea unui cuptor cu un gradient de temperatură pentru curățarea unei menta, în cazul în care în zona fierbinte există evaporarea impurităților metalice și în zona rece există o condensare a particulelor de metal sub formă de mici bile. Pentru a efectua transferul de vapori metalici, se utilizează fluxul de argon de înaltă puritate (cu o puritate de 99,999%) cu un debit de gaz de aproximativ 20 l / h. Cuptorul este echipat cu sigilii speciale care împiedică efectele gazelor atmosferice.
Desorbția preliminară a apei și a aerului de oxigen de pe suprafața de menta și fiolă de grafit, în care proba este plasată într-un cuptor de grafit, precum și curățarea acestora cu argon de înaltă puritate fac posibilă evitarea expunerii la menta curățată de reacții de transmisie a gazelor cu participarea gazelor cu hidrogen și cu oxigen conținând la redistribuirea carbonului între formele sale extrem de dispersate și forme de grafit asemănătoare bine înconjurătoare, cu energie redusă de suprafață (Vlkuznetsov, Yu.V.Butenko, Vizaikovskii și alchuvilin // redistribuire a carbonului procese în nanocarbons // carbon 42 (2004) pp.1057-1061; ca foli // procese și aparate pentru producerea de materiale de țesătură pulbere, aspect presă, Moscova, 2008, p.510-514) .
Nanotuburile multistrat de carbon catalitic sunt obținute prin piroliza hidrocarburilor care utilizează catalizatori care conțin ca componente active Fe, CO, Ni, MO și combinațiile lor, precum și AL203, MgO, SACO 3 ca purtători (T.W.BBESEN // Nanotuburi de carbon: Pregătirea și proprietăți, CRC Press, 1997, p.139-161; V.Shanov, Yeo-Heung Yun, Mjschuiz // Sinteza și caracterizarea materialelor de nanotuburi de carbon (revizuire) // Jurnalul Universității de Tehnologie Chimică și Metalurgie, 2006, Nr. 4, V.41, P.377-390; JWSEO; A.magrez; M.mils; K.Lee, V lukovac, L.Forro // Nanotuburi de carbon cultivate catalitic: de la sinteza la toxicitate / / Jurnalul de Fizică D (fizica aplicată), 2007, V.40, N.6).
În metoda propusă, pentru demonstrarea posibilității de a elimina impuritățile cele mai tipice metale, curățarea se efectuează pentru două tipuri de menta, sintetizată pe Fe-Co / Al203 și Fe-CO / SASI3, care conține Fe și CO într-un raport de 2: 1. Una dintre cele mai importante caracteristici ale utilizării datelor catalizatorului este absența eșantioanelor sintetizate ale altor faze de carbon, cu excepția muncii. În prezența unui catalizator Fe-CO / Al23, se obține o mentă cu diametre exterioare medii de 7-10 nm și în prezența catalizatorului Fe-CO / SASI3, se obține o mentă cu o medie mare diametre externe - 22-25 nm.
Eșantioanele rezultate sunt examinate prin metoda microscopiei electronice translucide, a metodei fluorescente cu raze X de pe analistul ARL cu anodul RH al tubului cu raze X (precizia de măsurare de ± 10%) și, de asemenea, măsura specificul specific suprafața metodei pariului.
Potrivit PEM, eșantioanele inițiale constau din mori foarte determinate (figurile 1, 6). Fragmentele de tuburi din zona de curbe au contururi netede, rotunjite; Pe suprafața tuburilor există un număr mare de formațiuni asemănătoare fullerenei. Straturile de nanotuburi asemănătoare grafenului sunt caracterizate de prezența unui număr mare de defecte (pauze, compuși similari ai y etc.). În unele părți ale tuburilor, există o nepotrivire a numărului de straturi pe diferite părți ale muntelui. Acesta din urmă indică prezența unui strat de grafen extins deblocat, în principal tuburi interioare localizate. Imagini microscopice electronice ale mentei încălzite în curentul de argon de înaltă puritate la temperaturi de 2200 ° C - fig.2, 7; 2600 ° C - Figura 3, 8; 2800 ° C - Fig. 4, 5, 9. În eșantioane după calcinare, mai multe muguri sunt observate cu mai puține defecte interne, cât și cele apropiate de suprafață. Tuburile constau din fragmente drepte de ordinul a sute de nanometri cu fade bine pronunțate. Cu o creștere a temperaturii de calcinare, dimensiunile siturilor rectilinieri cresc. Numărul de straturi de grafen în pereții tuburilor din diferite părți devine același, ceea ce face ca structura muntelui să fie mai comandată. Suprafața interioară a tuburilor suferă, de asemenea, modificări esențiale - particulele de metale sunt îndepărtate, partițiile interne devin mai ordonate. Mai mult, capetele tuburilor sunt închise - strugurii straturilor de grafen care formează tubul.
Calcinarea probelor la 2800 ° C conduce la formarea unei cantități mici de formațiuni de carbon mărite din forma cilindrică constând din straturile de grafen imbricate unul în celălalt, care pot fi asociate cu transferul de carbon pentru distanțe mici prin creșterea presiunii de vapori de grafit.
Studiile probe ale metodei fluorescente de menta inițială și încălzită au arătat că, după terminarea probelor de nanotuburi de carbon multistrat la temperaturi în intervalul de 2200-2800 ° C, numărul de impurități scade, care este, de asemenea, confirmat de metodă de microscopie electronică translucidă. Imprimând eșantioanele de mentă la 2800 ° C, oferă o îndepărtare aproape completă a impurităților din eșantioane. În același timp, nu numai impuritățile metalelor catalizatorului, ci și impuritățile altor elemente care intră în miell în stadiile de prelucrare a acidului și de spălare sunt îndepărtate. În probele inițiale, raportul dintre fier și cobalt este de aproximativ 2: 1, ceea ce corespunde compoziției inițiale a catalizatoarelor. Conținutul de aluminiu din tuburile de pornire obținut pe probele catalizatorului Fe-Co / Al23 este mic, care este asociat cu îndepărtarea acestuia în timpul tratamentului nanotuburilor cu acid în timpul spălării catalizatorului. Rezultatele studiului conținutului de impuritate al metodei fluorescente cu raze X sunt prezentate în tabelele 1 și 2.
Măsurarea suprafețelor specifice prin metoda BET a arătat că, cu creșterea temperaturii, suprafața specifică a probelor de menta variază ușor cu conservarea structurii și morfologia nanotuburilor de carbon. Potrivit PEM, reducerea suprafeței specifice poate fi asociată atât cu închiderea capetelor mutului, cât și reducerea numărului de defecte de suprafață. Când temperatura este ridicată, formarea unei părți minore a formațiunilor de formă cilindrică mărită cu un număr crescut de straturi și un raport de lungime la lățime, aproximativ 2-3, care contribuie, de asemenea, la o scădere a suprafeței specifice. Rezultatele studiului suprafeței specifice sunt prezentate în Tabelul 3.
Esența invenției este ilustrată prin următoarele exemple, tabele (tabelele 1-3) și ilustrațiile (figura 1-9).
Munța de montare (10 g), obținută prin piroliza etilenei în prezența catalizatorului Fe-CO / Al23 în reactorul cu debit-cuarț la o temperatură de 650-750 ° C, este plasată într-un grafit Ampule cu o înălțime de 200 mm și un diametru exterior de 45 mm și acoperit cu un capac (10 mm în diametru) cu o gaură (1-2 mm în diametru). Fiola de grafit este plasată într-o fiolă de cuarț și aer cu pompă cu o pompă de vid la o presiune de cel puțin 10 -3 torr, urmată de purjarea de argon de înaltă puritate (puritate 99,999%) la temperatura camerei și apoi la o temperatură de 200 de 200 -230 ° C pentru a elimina grupările de suprafață care conțin oxigen. Și amprentele. Eșantionul este încălzit la o temperatură de 2200 ° C timp de 1 oră în fluxul de argon de înaltă puritate (~ 20 l / h) în cuptor cu un gradient de temperatură, unde temperatura din zona de lucru este menținută și este de 2200 ° C, și la marginile cuptorului, temperatura este de 900-1000 ° de la. Atomii metalici evaporați în timpul procesului de încălzire sunt îndepărtați din partea fierbinte a cuptorului în fluxul rece al argonului, unde metalul este precipitat ca bile mici.
După calcinare, materialul rezultat obținut prin metoda microscopiei electronice translucide și metoda fluorescentă cu raze X se efectuează. Figura 1 prezintă imaginile microscopice electronice ale mentației inițiale, în figura 2 - încălzită la moară de 2200 ° C. Folosind metoda BET, determinați suprafața specifică a probelor de menta înainte și după calcinare. Datele obținute indică o scădere minoră a suprafeței specifice a probelor după calcinare în comparație cu suprafața specifică a probei de menta originale.
În mod analog în exemplul 1, caracterizat prin aceea că menta de eșantionare este încălzită la 2600 ° C timp de 1 oră în fluxul de argon de înaltă puritate (~ 20 l / h) în cuptor cu un gradient de temperatură, unde în zona de lucru, temperatura este menținută și este de 2600 ° C, temperatura marginilor de margine este de 900-1000 ° C. Imaginile de menta încălzită obținute prin microscopie electronică translucidă sunt prezentate în Figura 3. Capetele închise ale nanotuburilor sunt vizibile pe imaginile PEM de înaltă rezoluție.
Analogic, exemplul 1, caracterizat prin aceea că menta de eșantionare este încălzită la 2800 ° C timp de 15 minute într-un curent de argon de înaltă puritate (~ 20 l / h) într-un cuptor cu un gradient de temperatură, unde temperatura este menținută în Zona de lucru și este de 2800 ° C, temperatura marginilor de margine este de 900-1000 ° C. Imaginile de menta încălzită obținute prin microscopie electronică translucidă sunt prezentate în figura 4.
Calcinarea la 2800 ° C conduce la formarea unei cantități mici de formațiuni de formă cilindrică mărită cu un număr crescut de straturi și un raport de lungime la lățime, aproximativ egal cu 2-3. Aceste mări sunt vizibile în imaginile PEM (Figura 5).
În mod analog, în exemplul 1, caracterizat prin aceea că menta inițială este obținută în prezența catalizatorului FE-CO / SASI 3. Imaginile de menta de pornire și încălzite la 2200 ° C, obținute prin microscopie electronică translucidă, sunt prezentate în figura 6, respectiv 7. În imaginile PEM a menta inițială, particulele de metal sunt vizibile, încapsulate în tuburi (săgeți marcate).
În mod analog în exemplul 4, caracterizat prin aceea că boala monetarului inițial al fondurilor la 2600 ° C. Imaginile de montare încălzită obținute prin microscopie translucidă electronică sunt prezentate în fig. Capetele închise ale nanotuburilor sunt vizibile pe imaginile PEM de înaltă rezoluție.
În mod analog, în exemplul 4, caracterizat prin aceea că boala muntelui fundamental al Fondului la 2800 ° C timp de 15 minute. Imaginile de menta încălzită obținute prin microscopie electronică translucidă sunt prezentate în figura 9. Imaginile văd formarea unei părți minore de mărire.
| tabelul 1 | ||||
| Datele metodei fluorescente cu raze X prin conținutul impurităților în menta după încălzire utilizând catalizatorul Fe-Co / Al 2 O 3 | ||||
| Element | ||||
| Sursa Munch. | MUNT_2200 ° C Exemplul 1 | Munch_2600 ° С Exemplul 2 | Munch_2800 ° С Exemplul 3 | |
| FE. | 0.136 | 0.008 | tRACES | tRACES |
| ASA DE | 0.0627 | tRACES | tRACES | tRACES |
| Al. | 0.0050 | tRACES | tRACES | tRACES |
| SA. | tRACES | 0.0028 | 0.0014 | tRACES |
| Ni. | 0.0004 | tRACES | tRACES | tRACES |
| SI | 0.0083 | 0.0076 | tRACES | nu |
| Ti. | nu | 0.0033 | tRACES | tRACES |
| S. | tRACES | nu | nu | nu |
| Cl. | 0.111 | nu | nu | nu |
| Sn. | 0.001 | 0.001 | tRACES | tRACES |
| Ba. | nu | nu | nu | nu |
| Cu. | 0.001 | 0.001 | tRACES | tRACES |
| tRACES - Conținutul elementului sub 1 ppm |
| masa 2 | ||||
| Datele metodei fluorescente cu raze X privind conținutul de impurități din menta după încălzire utilizând catalizatorul Fe-Co / Sasi 3 | ||||
| Element | Estimarea conținutului de impurități,%% | |||
| Sursa Munch. | Munt_2200 ° С Exemplul 4 | Munch_2600 ° С Exemplul 5 | MUNT_2800 ° C Exemplul 6 | |
| FE. | 0.212 | 0.0011 | 0.0014 | 0.001 |
| ASA DE | 0.0936 | tRACES | tRACES | tRACES |
| Al. | 0.0048 | tRACES | tRACES | tRACES |
| SA. | 0.0035 | 0.005 | 0.0036 | tRACES |
| Ni. | 0.0003 | tRACES | tRACES | tRACES |
| SI | 0.0080 | 0.0169 | 0.0098 | tRACES |
| Ti. | nu | tRACES | 0.0021 | 0.0005 |
| S. | 0.002 | nu | nu | nu |
| Cl. | 0.078 | nu | nu | nu |
| Sn. | 0.0005 | tRACES | tRACES | tRACES |
| Ba. | 0.008 | nu | nu | nu |
| Cu. | tRACES | tRACES | tRACES | tRACES |
| Tabelul 3. | |
| Suprafața specifică a pariului imaginilor originale și încălzite ale munțului | |
| Montați eșantionul (catalizator) | S ud., M 2 / g (± 2,5%) |
| Munch_isch (Fe-CO / Al 2 O 3) | 390 |
| Mut_2200 (Fe-CO / Al 2 O 3) Exemplul 1 | 328 |
| Mut_2600 (Fe-CO / Al 2 O 3) Exemplul 2 | 302 |
| Mut_2800 (Fe-CO / Al 2 O 3) Exemplul 3 | 304 |
| Mund_ish (Fe-Co / Sasi 3) | 140 |
| Mut_2200 (Fe-CO / SASI 3) Exemplul 4 | 134 |
| Munch_2600 (Fe-Co / Sasi 3) Exemplu5 Exemplu5 | 140 |
| MUT_2800 (FE-CO / SASI 3) Exemplul 6 | 134 |
Semnături pentru cifre:
Figura 1. Imaginile microscopice electronice ale probei de menta originale sintetizate pe catalizatorul Fe-CO / Al203. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În partea dreaptă, de mai jos este imaginea unui PEM de înaltă rezoluție, pe care sunt vizibile pereții defectuozi ai munțului.
Figura 2. Imagini microscopice electronice ale unei probe de mentă, încălzită la o temperatură de 2200 ° C, sintetizată pe catalizatorul Fe-CO / Al203. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În partea dreaptă, de mai jos este o imagine PEM de înaltă rezoluție. Structura suportului devine mai puțin defectă, capetele nanotuburilor sunt închise.
Figura 3. Imagini microscopice electronice de 3600 ° C generate la o temperatură de 2600 ° C, sintetizată pe catalizatorul Fe-Co / Al203. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În dreapta, în jos - imaginea PEM de înaltă rezoluție, pe care sunt vizibile capetele închise ale muncii. Pereții de montare devin fumători și mai puțin defecți.
Figura 4. Imaginile microscopice electronice ale unei eșantioane de manieră sintetizată pe un catalizator Fe-CO / Al203. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În dreapta, în jos - imaginea PEM-ului de înaltă rezoluție, pe care sunt vizibile pereții mai puțin defecți ai muncii.
5. Imagini microscopice electronice ale unui menant aprins la o temperatură de 2800 ° C, care reflectă apariția defectelor din structura de menta, care sunt formațiile cilindrice constând din straturile grafice investite unul în celălalt, care sunt afișate pe partea dreaptă PEM imagine de înaltă rezoluție.
6. Imaginile microscopice electronice ale probei de menta originale sintetizate pe catalizatorul Fe-CO / SASI3. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În partea dreaptă, în partea de jos - imaginea PEM-ului de înaltă rezoluție pe care este vizibil suprafața neuniformă a muntelui. În partea dreaptă, particulele catalizatorului sunt vizibile în partea superioară, încapsulată în interiorul canalelor de nanotuburi de carbon (marcate cu săgeți).
Fig.7. Imagini microscopice electronice de 3.200 ° C a unei probe de menta sintetizate pe catalizatorul Fe-CO / SASI3. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În partea dreaptă, în jos - imaginea PEM-ului de înaltă rezoluție, pe care sunt vizibile pereții mai slabi ai munțului.
6. Imagini microscopice electronice ale unui eșantion de menta 3600 ° C sintetizat pe un catalizator 3 FE-CO / SASI 3. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În dreapta, mai jos este imaginea PEM de înaltă rezoluție, pe care sunt vizibile capetele închise ale muncii. Pereții de montare devin fumători și mai puțin defecți.
Fig.9. Imagini microscopice electronice de 3.200 ° C a unui eșantion de mentă sintetizat pe catalizatorul 3 FE-CO / SASI3 3. În partea stângă - imaginea unui PEM cu rezoluție redusă. În partea dreaptă, de mai jos este o imagine PEM de înaltă rezoluție.
1. Metoda de purificare a nanotuburilor de carbon multistrat obținute prin piroliza hidrocarburilor utilizând catalizatori care conțin ca componente active FE, CO, NI, MN, MN și combinațiile acestora, precum și AL203, MgO, SACO 3 - ca purtători, Se fierbe în soluția de acid clorhidric cu apă de spălare suplimentară, caracterizată prin aceea că, după tratarea acidă, încălzirea în curentul de argon de înaltă puritate în cuptor cu gradient de temperatură, unde temperatura din zona de lucru este de 2200-2800 ° C, la Marginile cuptorului, temperatura este de 900-1000 ° C, ca rezultat, se obțin nanotuburi multistrat cu conținutul impurităților metalice mai mici de 1 ppm.
2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că încălzirea este efectuată în fiole realizate din grafit de înaltă puritate.
Dimensiune: Px.
Începeți să arătați din pagină:
Transcriere.
1 Inovație tehnică UDC BBK 30,6 Filtru pe baza nanotuburilor de carbon pentru curățarea lichidelor care conțin alcool N.P. Polikarpova, i.v. Zaporotskova, Ta. Ermakova, P.A. Potorvods au efectuat experimente pe curățarea lichidelor care conțin alcool prin metode de filtrare și transmisie, a fost instalată o fracțiune de masă de nanotuburi de carbon, ceea ce a dus la cel mai bun rezultat. Se determină un aspect al unui filtru bazat pe un nanomaterial încheiat în spațiul dintre straturile de sticlă poroasă și caracteristicile sale structurale. Polycarpova N.P., Zaporotskova I.v., Ermahova T.A., Zaporotsky P.A., 2012 Cuvinte cheie: Nanotuburi de carbon, lichid care conține alcool, adsorbție, filtru, sticlă poroasă, ceramică poroasă. Introducere Fluidele care conțin alcool la care produsele din industria alimentară sunt vodcă, joacă un rol important în procesul de producție. Fiecare producător încearcă să utilizeze cele mai eficiente metode de curățare a fluidului care conține alcool de impurități și uleiuri de siguranțe. Sugestii de uleiuri, aldehide, săruri minerale si alte impuritate sunt scoase din produs prin filtrare folosind carbune, nisip de cuarț, praf de argint, filtre de platină, lapte praf, proteine \u200b\u200bde ouă. Mulți dintre producătorii de soiuri scumpe de la Vodka repetă în mod repetat, combinând diverse opțiuni. Fiecare curățare ulterioară este chiar mai elimină produsul din petrol și alte impurități. Un grad dublu sau triplu de curățare îmbunătățește semnificativ gustul, dar, de asemenea, crește semnificativ procesul de fabricație. În prezent, diverse metode de curățare a produselor care conțin alcool sunt utilizate pe întreprinderile Liot-Vodka. Cele mai frecvente sunt curățarea cu filtre de cărbune, curățarea cu lapte și proteine \u200b\u200bde ouă, "filtrarea de argint" și curățarea cu aur și pietre prețioase. În lucrările lui I.V. Zaporotkova și N.P. Rezultatele calculelor teoretice ale interacțiunii de adsorbție a nanotuburilor de carbon (CNT) cu molecule de alcool organic grele, care fac parte din fluidele care conțin alcool sub formă de impurități nedorite și se dovedește posibilitatea de sorbție pe suprafața nanotubului. Acest lucru a făcut posibilă propunerea unei metode inovatoare de purificare a amestecurilor de apă-etanol, care includ vodca, cu ajutorul nanomaterialelor de carbon. După cum se știe, sorbenții grafitului și carbunele purifică produsul de impurități nocive cu 60%, lapte cu 70%, metale prețioase (argint, aur) cu 75%. Utilizarea nanotuburilor de carbon pentru curățarea fluidului care conține alcool de impurități cu 98% ca material de sorbing de nanotuburi de carbon. De asemenea, avantajele filtrelor declarate bazate pe CNT pot fi atribuite: 1) productivitate ridicată a procesului la un cost redus; 2) de zece ori mai mic decât volumul substanței de adsorbare; 3) absența efectelor secundare de la utilizarea adsorbanților de natură grafit, menținând în același timp și creșterea în mod repetat a activității procesului; Buletinul Volga. Seria 10. Setați
2 4) Posibilitatea de adsorbție selectivă. Trebuie remarcat faptul că introducerea unui filtru bazată pe nanomateriale într-un ciclu de producție finit la etapa finală fără o schimbare fundamentală a procesului tehnologic oferă aproape 100% purificare a produsului amestecurilor etanolice cu apă, fără o creștere semnificativă a costurilor de producție. 1. Determinarea cantității optime de nanomateriale de carbon pentru curățarea lichidelor înainte de a trece direct la experimentele de laborator pe curățarea lichidelor care conțin alcool (producția internă Vodok), a fost necesară determinarea numărului optim de nanomateriale care conduc la efectul dorit al unei purificări ridicate . Ca obiect de cercetare, Vodka "Să bem pentru" a fost aleasă ", referitor la clasa de costuri slabe convenționale de vodcă. Studiile de lichide au fost efectuate prin metoda titrimetrică până când s-a dezvăluit masa minimă a nanotuburilor, necesară pentru purificarea eficientă a 50 ml de vodcă. Selecția a fost efectuată prin metoda "de la mai mare la cele mai mici", cantitatea inițială de nanotuburi de carbon a fost de 1 g. Precizia CNT de cântărire a fost determinată de acuratețea scalelor analitice utilizate și a fost de 0,0001 g. Reducerea numărului de Nanotuburile au fost efectuate înainte de a stabili momentul în care alcalinitatea vodcă a încetat să scadă. Conform normelor GOST R "Vodka și Vodka sunt speciale. Condiții tehnice generale ", alcalinitatea vodcă nu trebuie să depășească 2,5 3,0 ml. Înainte de purificare, alcalinitatea vodcă selectată a fost de 2,5 ml. Rezultatele studiilor titrimetrice completate sunt prezentate în tabel. Analiza rezultatelor a arătat că transmisia lichidului care conține alcool printr-un filtru cu nanotuburi de carbon reduce indicatorul de alcalinitate cu o medie de 98% (cu 2,45 ml). Cantitatea minimă a nanomaterialelor necesare este de 0,001 g, deoarece, cu o scădere a acestei cantități, alcalinitatea crește brusc, iar cu mai multă scădere este ușor redusă. 2. Selectarea materialului pentru crearea unei carcase de filtru pe bază de nanotuburi de carbon în producția de vodcă, deoarece filtrele pot fi utilizate ca filtre cu sticlă poroasă, cum ar fi filtrele Schotta și filtrele ceramice. Aceste materiale poroase pot fi, de asemenea, utilizate ca materiale pentru crearea unei carcase de filtru de nanotuburi de carbon. Luați în considerare caracteristicile acestor materiale. Material poros din sticlă de sticlă poroasă cu structură spongioasă și conținut de oxid de siliciu din Si02 este de aproximativ 96% (masă). Sticla poroasă este rezultatul procesării termice și chimice a compoziției speciale din sticlă. Ochelarii poruri pot fi obținuți numai din sticlă cu un conținut suficient de ridicat de Na2O, în care fazele coexistente după prelucrarea termică lungă formează cadrele cadru de performanță. O condiție necesară pentru obținerea ochelarilor porși este, de asemenea, conținutul din ochelarii sursă de cel puțin 40% (masă) de dioxid de siliciu, asigurând educația în geamul griului spațial continuu al Si02. Filtrele de sticlă sunt plăci din sticlă zdrobită și fuzionată. Pentru fabricarea lor, sticla se șlefuiește în mori de bile și se certa folosind un set de site-uri. Pulberea de sticlă păcătuiește încălzirea în cuptor în forme metalice sau ceramice. Plăcile obținute sunt lipite în tuburi, ochelari, canale, creuzete și alte feluri de mâncare din paharul aceleiași compoziții. Prin astfel de plăci, soluțiile fierbinți, acizii concentrați și alcalii diluați pot fi filtrați, deoarece astfel de filtre sunt rezistente la acțiunea mediilor agresive. Plăcile de filtrare se disting prin porozitate. În funcție de cantitatea de pori, sunt fabricate mai multe clase de filtre. Filtrele de sticlă sau așa-numitele filtre SCHOTTA sunt produse prin următoarele tipuri: 1 dimensiunea porilor este MCM, utilizată pentru a lucra cu precipitații de cristal mare; 7 6 n.p. Policarpova și colab. Filtru pe baza nanotuburilor de carbon
3 2 Dimensiunea porilor este o μm, utilizată pentru a lucra cu precipitații medii-gri; 3 dimensiunea porilor este MKM, folosit pentru a lucra cu precipitații cristaline mici; 4 Dimensiunea porilor este de 4 10 microni, folosit pentru a lucra cu precipitații cristaline foarte mici. Membranele ceramice sunt filtrele ceramice poroase de purificare fină, realizate prin sinterizarea materialelor metalice-ceramice, cum ar fi oxid de aluminiu, dioxid de titan sau zirconiu (fig.1), cu temperaturi ultrahigh. Membranele ceramice au de obicei o structură asimetrică care susține stratul de membrană activ (figura 2). Ceramica poroasă constă din particule conexe de aproximativ aceeași dimensiune, ceea ce creează un material omogen, permeabil, care oferă canale de înfășurare pentru fluxul de fluid. Cel mai adesea pentru fabricarea filtrelor sunt utilizate silice și alumină, deși posibilitățile de alegere a materialului, mărimii și formei sunt aproape nelimitate. Filtrele ceramice sunt de obicei clasificate pe diametrul mediu al porilor sau pe permeabilitate. Diametrul mediu al porilor este diametrul mediu de porți minim, măsurat în microni. Membranele de filtrare ceramice Dimensiuni: - Microfiltrare: 1,2 μm 0,5 pM 0,2 pM 0,1 MKM; - Ultrafiltrare: 50 nm 20 nm. Materialele macroporoase asigură stabilitate mecanică, în timp ce stratul de membrană activă asigură separarea: microfiltrarea, ultrafiltrarea, nanofiltrarea. Filtrele cu membrană ceramică funcționează întotdeauna în modul de filtrare tangențială cu moduri hidrodinamice optime. Lichidul turbid trece prin stratul de membrană din interiorul membranei unice sau multicannel la viteză mare. Sub acțiunea micromoleculei de presiune transmembrana (TMD) și apa trece vertical prin stratul de membrană, formând un flux de permeat. Substanțele ponderate și compușii moleculari ridicați sunt întârziate în interiorul membranei care formează un debit concentrat. Astfel, apare purificarea lichidelor contaminate. Membranele ceramice permit metoda fizică să împartă amestecurile componentelor fără utilizarea aditivilor. Introducerea unui sistem material de nanotub de carbon poate crește în continuare eficacitatea unui astfel de filtru. 3. Layout filtru bazat pe nanotuburile de carbon într-o carcasă din sticlă poroasă pentru a crea un aspect de filtru prin care a fost efectuată transmisia verticală a fluidului care conține alcool (fig.3), filtrele de sticlă din sticlă realizate din sticlă poroasă cu nanotuburi de carbon obținute pe Nanomaterialele de carbon au fost utilizate instalarea CVDODNA conform metodei descrise în I. V. Zavodsky. Partea de filtrare a filtrelor utilizate este o substanță poroasă din sticlă Fig. 1. Ceramica poroasă Fig. 2. Bulletin de filtru ceramic Volga. Seria 10. Setați
4 cu o dimensiune a membranei de 4 10 microni. Pentru un pre-aspect, au fost folosite două filtre de scotta de diametre diferite, care se îmbogățesc reciproc, formând un sistem de filtrare închis. Între plăcile de sticlă, dimensiunile porilor au fost de 4 10 microni, s-a plasat stratul de nanotuburi de carbon. Imaginea mărită a sticlei poroase este prezentată în figura 4. Pentru a asigura o deplasare, nanotuburile de carbon au fost plasate în plus între straturile de hârtie de filtru. Produsul studiat Vodka "Bea pentru" a continuat liber prin filtrul creat în acest mod sub acțiunea gravitației. Cantitatea de funcționare a nanomaterialelor de carbon și volumul fluidului care conține alcool care curge prin producător a fost selectat în conformitate cu rezultatele obținute mai devreme: 0,001 g de CNT pentru curățarea 50 ml de vodcă. Aceste tipuri de filtre s-au dovedit a fi suficient de eficiente pentru a oferi scurgeri libere prin intermediul lor un amestec de apă-etanol fără penetrare prin paharul de nanomaterial de carbon, care poate fi explicat prin poziția poziției aleatorie în bloc. Studiile suplimentare privind calitatea produsului purificat utilizând metode de spectroscopie moleculară și cromatografie lichidă (fig.5, 6) au fost confirmate de un grad ridicat de purificare a vodcăi de impurități de alcooli cu greutate moleculară mare de uleiuri de fuziune: nu există vârfuri referitoare la acești alcooli pe spectre. Rezultatele titrare a vodcăi "băutură" de diferite cantități de nanotuburi de carbon. 3. Layout-ul filtrului cu plăci de orez de sticlă poroasă. 4. Vizualizarea unei plăci din sticlă cu pori de 4 10 μm cu o creștere a x n.p. Policarpova și colab. Filtru pe baza nanotuburilor de carbon
5 Transmisie,% număr de val, cm -1 Fig. 5. IR Spectra Vodka "Bea pentru": Spectrul roșu înainte de curățare; Spectrul purpuriu după curățare prin transmisie printr-un filtru cu nanotuburi de carbon și concluzia fabrică de studii experimentale au demonstrat că prelucrarea amestecului de apă-etanol cu \u200b\u200bnanotuburi de carbon ajută la reducerea conținutului uleiurilor mari și a altor substanțe de impurități, menținând b Fig. 6. Cromatograme de vodcă "Băutură pentru": a) înainte de curățare; b) după curățarea prin transmisie printr-un filtru cu nanotuburi de carbon, conținutul componentei principale de utilitate a produsului de alcool etilic. Structura creată și testată a filtrului de nanotuburi de carbon, închisă în carcasa sticlei poroase, poate fi utilizată ca bază pentru crearea unui filtru industrial. Buletinul de cercetare în continuare Volga. Seria 10. Setați
6 vor fi direcționate către crearea unui aspect de filtru cu o carcasă ceramică, mai mică decât dimensiunea porilor (în comparație cu porii carcasei de sticlă) poate asigura o protecție mai bună a produsului curățat din nanoparticulele de carbon. Referințe 1. Berkman, A. S. Poroișle Permeable Ceramică / A. S. Berkman. M.: Gosstroyisdat, p. 2. Vastilyev, V. P. Chimie analitică. Metode de analiză titrimetrică și gravimetrică: manual / V. P. Vasilyev. M.: Drop, cu. 3. Armash, E. P. Membranele ceramice pentru ultra-și microfiltrare / E. P. Garmash, Yu. N. Kryuchkov, V. P. Pavlikov // sticlă și ceramică cu GOST R Vodka și Vodka Special. Specificații generale. Standardul de stat al Federației Ruse. M.: Standardul de stat al Rusiei, p. 5. Zaporotsky, i.V. Nanomaterialele de perspectivă bazate pe carbon / I. V. Zaporotsky, L. V. Kolitov, V. V. Kozlov // Vesn. Volgogr. Stat UN-TA. Ser. 10, activitate inovatoare cu Zaporotskova, I. V. Activitatea de sorbție a nanotuburilor de carbon ca bază a tehnologiei inovatoare pentru purificarea amestecurilor de apă-etanol / I. V. Zaporotsky, N. P. Zaporotsky, T. A. Ermakova // Vesn. Volgogr. Stat UN-TA. Ser. 10, activitate inovatoare cu Zaporotskova, I.V. Nanomaterialele de carbon și necalificate și structurile compozite pe baza acestora: structura și proprietățile electronice / I. V. Zaporotsky. Volgograd: Din Volga, P. 8. Studiul efectului nanotubului de carbon asupra procesului de curățare a lichidelor care conțin alcool / I. V. Zaporotsky [și colab.] // VESTN. Volgogr. Stat UN-TA. Ser. 10, Activități inovatoare cu Casitsyn, L. A. Utilizarea spectroscopiei UV, IC, RMN în chimie organică: studii. Manual pentru universități / L. A. Kazitsyn, N. B. Kompyskaya. M.: Mai mare. Shk., S. 10. Sychev, S. N. Cromatografia lichidă extrem de eficientă ca metodă de determinare a falsificării și siguranței produselor / S. N. Sychev, V. A. Gavrilina, R. S. Murzalevskaya. M.: Delhi Print, S. 11. Enciclopedia chimică / Ed. I. L. Knunanya. M.: Enciclopedia sovietică, Dresselhaus, M. S. / M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. avouris // Nanotuburi de carbon: sinteză, structură, proprietăți și aplicații. Springer-Verlag, p. 13. Zaporotskova, I. V. Proprietățile active ale structurilor de carbon nanotubulare cu privire la moleculele organice grele / I. V. Zaporotskova // Nanoscience & Nanotehnologie-2011: Cartea Rezumat. Frascati laboratoarele naționale infn. Frasscati, Sept, Frasscati: Infn, P Zaporotskova, N. P. Investigarea activitatii nanotuburilor de carbon la molecule organice grele / N. P. Zaporotskova, I. V. Zaporotskova, T. A. Ermakova // Fullerenes și clustere atomice. Rezumate de prelegeri invitate și lucrări contibute. St.-Peterburg, 4 iulie 8, St. Petersburg., P Filtrul pe baza nanotuburilor de carbon pentru purificarea lichidelor care conțin alcool N.P. Polikarpova, i.v. Zaporotskova, T.A. Ermakova, P.A. Experimentele Zaporotskov privind purificarea lichidelor care conțin alcool sunt făcute, fracțiunile de masă ale nanotuburilor de carbon care duc la cel mai bun rezultat sunt estateblate. Modelul filtrului pe baza unui nanomaterial încheiat în spațiu între straturile de sticlă poroasă este creat și caracteristicile sale constructive sunt definite. Cuvinte cheie: nanotuburi de carbon, lichide care conțin alcool, adsorbție, filtru, sticlă poroasă, ceramică poroasă. 8 0 n.p. Policarpova și colab. Filtru pe baza nanotuburilor de carbon
Sisteme de inginerie și ecologie UDC 628.316.12 folosind un mineral natural ca sorbent de fenol pentru tratarea apelor uzate A. V. Yurko, A. Yu. Komarov, V. A. Romanov State Volgograd
Subiectul proiectului: "Curățarea apei de primăvară" autor (e): Rudyuk Elena Școala: GBou Sosh 2103 SP "Sosh 125" Clasa: 3 cap: CHROMOVA JULIA MIKHAILOVNA Scop: Aflați ce fel de filtre de curățare a apei sunt sarcini
UDC 21474 Aplicarea tehnologiilor membranelor în tratarea apelor reziduale biologice Vyazmikina K.I., Student Rusia, 105005, Moscova, MSTU-le. ANUNȚ Bauman, Departamentul "Ecologie și Siguranță Industrială"
FIZICĂ. Mecanică. Chimie UDC 666.9.017: 536,4: 539,21: 536,4: 539.21: 536.12 (575.2) (04) Efectul proceselor termofizice asupra permeabilității ceramicii vollastonite poroase a.N. Aythimbetova are un efect asupra permeabilității
Microfiltrare de filtrare rotativă 1 50 μm Ultrafiltrare 0,007 1 μm.ru Despre proiectarea și producția companiei Holding "Mașini energetice" este specializată în proiectarea și fabricarea cazanului
UDC 661.183 E. A. Non-Krakov, A. V. Babkin, A. E. Burakov, I. V. Romantsova, A. E. Kucherova Crearea de nanosorbanți de carbon hibrid de curățare complexă a mediilor acvatice astăzi în lume
2 Metode de analiză: 1. Metode chimice. Echilibrul chimic și utilizarea acestuia în analiză. Acid echilibru de bază. Puterea acizilor și bazelor, modelele schimbării lor. Funcția Gammetta. Calcul
Raportul privind grantura 16-03-717 pentru anul 2016 la cele mai importante rezultate obținute de noi ca urmare a lucrărilor în 2016 privind subvenția 16-03-717, pot fi atribuite următoarele: 1. A fost posibilă difuzarea principiului de minim de intensitate
Întrebări pentru a controla semestrul 1. Ce înseamnă termenul "de sus în jos" în legătură cu crearea de nanoobjects? 2. Ce înseamnă termenul "de jos în sus" înseamnă crearea de nanoobjects? 3. Care este principiul stabilizării
Viitorul proiectării și producției de filtrare rotativă "Mașini energetice" oferă o soluție la problema micro- și ultrafiltrarea continuă cu ajutorul așa-numitei tehnologii transversale
Instituția de învățământ autonomă autonomă "Școala generală secundară 16" cu amendamente din 16 decembrie 2016. Programul de lucru pentru subiectul "Chimie" 8-9 Clasa (statul FC) 1. Cerințe pentru nivel
Centrifugă conică pentru curățarea uleiului de soia. Utilizarea partiției de filtru de zeolit \u200b\u200bV.I. Zemskov, G.M. Harchenko prezintă dependența experimentală a densității și a vâscozității uleiului de soia
UDC 502.654 Klechenko V.V. Științific Mâinile. Basalaj I. A. Metode și echipamente de curățare a prafului utilizate în producția de materiale ceramice Universitatea Tehnică din Belarusiană în timpul producției
Experiența în implementarea tehnologiilor inovatoare de economisire a energiei, pe baza ceramicii permeabile nano-substituite în tratarea apei și tratarea apelor reziduale, 1 servicii și produse NTC Bakar 25 de ani
UDC 544.723.212 E. V. Paramonova, A. P. SUZDALTSEV, O. Yu. Shishkin, Yu. V. Cherfeestova Materiale de sorbție naturală pentru tratarea apelor uzate din ionii de metale grele Producția industrială
Programul de operare al cursului electiv în chimie din clasa de profil este compila. Acest curs electiv este destinat studenților în clasele de alegere a direcției științifice naturale, proiectată
Curs 6 Planul de analiză a metodelor cromatografice 1. Concepte și termeni de cromatografie. 2. Clasificarea metodelor de analiză cromatografică. Echipamente cromatografice. 3. Tipuri de cromatografie: gaz,
Sarcina 6 (semestru). Adsorbţie. Cromatografie. Opțiune. Parte. Dați exemple de surfactanți (surfactanți)? Descriu schematic modul în care moleculele de surfactant sunt orientate pe secțiunea Aerul de apă.
Curs 16 Osmoza inversă și ultrafiltrarea Metodele de osmoză inversă și ultrafiltrarea sunt filtrate prin soluții prin membrane speciale semi-permeabile. În același timp, fie membrana trece
Tratamentul apelor uzate din fenol folosind diferite materiale de sorbție 48 D.E. Pleshivtsiev conține substanțe organice de apă reziduală, intrarea în cantități semnificative în rezervor sau acumularea
Ministerul Educației al Republicii Moldova Educație Educație "Universitatea Pedagogică de Stat din Belarus, numită după rezervorul maxim" Sinteza substanțelor anorganice Atelier de laborator Minsk
8A Tema 04.02.2019 Geografie Contour Harta p. 8 Educație fizică P.18 PP 125-126 Semnificația și istoria dezvoltării paginilor de literatură de volei 62-68 (citiți articole pentru a citi), p. 68 (poezie
Lucrări de laborator 5 alcoolici Scopul lucrării: Pentru a studia unele dintre proprietățile fizice și chimice ale limitelor alcoolilor monatomici. Marcați reacția de înaltă calitate la alcoolii polihidrici. Reactivi și materiale:
Lucrări de cercetare în domeniul creării de tehnologie cu procese integrate de membrană: de la conceptul la activarea liniilor industriale 02.2014 LLC EleRAR Grup
Întrebări de furnizare a materialelor de industrii de înaltă tehnologie ale Rusiei Abramov A.O. Grishko n.e. [E-mail protejat] Liderul științific: K.T.N. Ditz A.a., profesor asociat al Departamentului de Iftts TSN, nici TPU
UDC 621.762: 669.2 V.M. Ketov, științifică. angajat., E.I. Demchenko, științifică. angajat., A.A. Nepoți, științifică. Colaborare, Academia Națională metalurgică din Ucraina, Dnepropetrovsk, Ucraina Investigarea influenței
Ministerul Educației și Științei din Federația Rusă Federația Statului Instituții de Educație pentru Educația Profesională Samara "Universitatea Tehnică de Stament Samara" K A F E DR A
Ministerul Educației și Științei din Federația Rusă Federația de Stat bugetară Instituție de învățământ superior "Saratov Național de Cercetare State University
AQUA Ideal Caracteristici detaliate SW300 și SW100 www.cohitek.com Modul de aspect SW300 Schemgent Imagine a componentelor interne Specificații: Dimensiuni: înălțime 470 mm lățime
4024 sinteza enantioselectivă a eterului etilic (1R, 2S)-cis-hidroxiciciclopentcarboxilic drojdie de acid C8H123C8H143 (156.2) (158.2) Clasificarea tipurilor de reacții și clase de recuperare a substanțelor,
1815 Interacțiunea soluțiilor acide diluate cu sticla de bariu-borat de Kerefov a.h. ( [E-mail protejat]), Kalinina N.V., Ashhotov O.g. Universitatea de Stat din Kabardino-Balcanizare, Nalchik
UDC 681.5 Proiectarea sistemului de control automat al procesului de purificare a metanului Efremkin S.I., Medvedeva L.I. Institutul Politehnic Volzhsky (Sucursala) Volgight E-mail: [E-mail protejat] In articol
Hidrogenarea catalitică a reziduurilor care conțin reziduuri de producție de cocs-chimie pe catalizatorul PT / PD Marinin A.a. Student din grupul Khtt-13, Merkulov V.V. Candidat la științe chimice, profesor rae, senior
Adnotarea proiectului (PNier) efectuată în cadrul "Cercetării și dezvoltării FTP privind direcțiile prioritare pentru dezvoltarea complexului științific și tehnologic al Rusiei pentru 2014 2020" Problema acordului de furnizare
Studiul procesului de ultrafiltrare a lichidului de sulfit A. P. Vishnyakova, T.F. Lichutin, O.S. Institutul de Probleme de Mediu din Brocco din Uro Rass, Arkhangelsk. Perspectiva utilizării multi-datoriei
Pregătirea nanostructurilor compozite bazate pe o matrice poroasă de aluminiu anodizat Rusinov A.P., Mukhin A.a. Universitatea de Stat Orenburg, Orenburg Stormy Dezvoltare de microelectronică și informații
Efectul filtrelor de cărbune asupra toxicității țigărilor de fum de tutun Durunch N.A.; Ostapchenko i.m. FGBNU "Institutul de Cercetare All-Rusia din Tobacco, Machkas si Institutul de Tobacco", Krasnodar cel mai important
Ministerul Educației al Republicii Moldova Educație Educație "Universitatea Pedagogică de Stat din Belarus, numită după rezervorul maxim" Sinteza substanțelor anorganice Atelier de laborator Minsk
P \\ n Tematică Lecția I II III Gradul 9, 2014-2015 Anul școlar, Nivelul de bază, Chimie Tema tematică a orelor de oscilație Ore de termeni aproximativi de cunoștințe, abilități, abilități. Teoria disocierii electrolitice (10 ore) 1 Electroliți
UDC 661.66-022.53 S. Yu. Oxidarea fazei de gaze Gorsky de nanotuburi de carbon: Problemele de oxidare a vânzărilor industriale este una dintre cele mai simple, disponibile și cele mai frecvente metode de covalent
Sarcina 7. Chimia coloidului. Opțiunea 1. Care este timpul de raze de particule de două suspensii monodisperse (1 și 2), sunt caracterizate de aceleași 1. Natura, dacă raportul ratelor de sedimentare este U 1 / U 2 \u003d 25?
07/2017: 20408 2.4.8. Metalele grele în metodele de mai jos sunt utilizate de un reactiv de tioacetamidă R. Utilizarea soluției de sodiu Sulfură P1 (0,1 ml) este permisă. Dacă este specificat într-o farmacopee private
Standardul educației generale de bază în chimie vizează realizarea următoarelor obiective: Mastering Cea mai importantă cunoaștere a conceptelor și legilor de bază
Kalabebov o.a., Kudryashov a.f., Kudryashova n.v., Moskalev E.v. Dezvoltarea tehnologiei industriale pentru grafit spumă și crearea unui sortiment de filtre bactericide pe baza acestuia pentru utilizare
Ministerul Educației al Republicii Moldova Educație Educație "Universitatea Pedagogică de Stat din Belarus, numită după rezervorul maxim" Sinteza substanțelor anorganice Atelier de laborator Minsk
Sarcina 1. Oamenii de știință cred că nu există practic substanțe individuale curate în natură din jurul nostru, deoarece toți, deși în fracții nesemnificative, conțin impurități. Atât naturale cât și artificial
UDC 504.06 Obținerea de sorbenți din deșeurile de legume și utilizarea lor în tehnologiile de medistate Togliatti Universitatea de Stat Valullina Venus, Student, Chadaeva Tatiana, Sabrytsky Student
Planificarea calendarului aproximativ al chimiei materialelor educaționale-8 2014/2015 Anul universitar este compilat pe baza programului de stat e.e. Minchenkova la ora 2 pe săptămână (70 de ore pe an) de lucru prima jumătate a anului
Un pic despre sulfurnet, noi în sulfurnet axat pe procesele de prelucrare a sulfului în producția de acid sulfuric și reciclarea sulfului. Sulfurnet înțelege
UDC 54 Obținerea unei imagini-aluminiu Anion Synthesis Synthesis Danilina A., Liderul științific al CAND. Chem. Științe Sikova S. V. Materialele Funcțiale Universitatea Federală Siberiană bazată pe
Realizări ale tehnologiilor moderne pentru filtrarea lichidelor. Filtre de carton și kizelgur (diatomite) În prezent, acestea sunt cele mai frecvente și utilizate materiale de filtrare din industria farmaceutică și dietetică.
Instituție de învățământ general bugetar municipal "Ust-kajatinskaya școală secundară" Lucrări practice în chimie Clasa 8 (34 ore) Halimova Natalia Nikolaevna Ust-Kyahta 2017 Program
Instituția generală de învățământ din municipale "Școala generală secundară 11" este luată în considerare la o reuniune a Protocolului Consiliului Pedagogic de la Deputatul. Director pentru OIR M.N.SHABUROVA
UDC 61.7 Tigli de turnătorie cu compoziții refractare care conțin carbon activate mecanic Chuprov I. V., Shiray A. M., Director științific Dr. Tehn. Științe Mina L. I., CAND. Tehn. Științe Baranov V.N., CAND.
Sarcini non-standard în chimie: de la simple la complex V.V. Facultatea de Statele Unite ale Universității de Stat din Moscova Sâmbătă. 03 octombrie 2015 1 Fracția de masă neobișnuită determină formula unei hidrocarburi în care
9 s 1. Determinați energia Gibbs (g) a suprafeței picăturilor de apă cu apă cântărind 4G la 293 k dacă tensiunea de suprafață a apei este de 72,7 mJ / m2, densitatea apei este de 0,998 g / cm3, Dispersia particulelor este de 50 microni 1.
Din metodele practice de utilizare a ceramicii, constă în fabricarea pieselor de piston din materialele din metal sau polimer. Matricea (baza) primului tip de materiale este aluminiu sau
UDC 628.35 + 532.528 Metode alternative de amânare a întreprinderilor de apă uzată din produsul metalurgic al negru OI, liderul științific al CAND. Tehn. Științe Dubrovskaya og. Universitatea Federală Siberiană
Bilete de examinare a certificării finală de stat în chimie cu privire la principalele programe educaționale ale principalei învățământuri generale în 2019 1. Legea periodică și sistemul periodic de chimie
Ministerul de măturări a Federației Ruse Farmak Kopienic Articol I Glicerină glicerină Glicerolum FS.2.2.00 006.15 În plus față de FS 42-2202-99 propan-1,2,3-triol C3H8O3 M. m. 92.09 conține nu
Opțiunea 1. 1 Cu o scădere a concentrației de romane într-o soluție de la 0,2 mol / l până la 0,15 mol / l, tensiunea suprafeței a crescut de la 6,9 10-2 n / m până la 7,1 10-2 n / m. Soluție de cocaină de la 6,5 \u200b\u200b10-2 la 7,0 10-2 n / m.
Echipamente de laborator de chimie Numele echipamentelor Numar de echipament seifuri de laborator, dispozitive demonstrative și echipamente de spălare pentru spălarea mâncărurilor chimice Mese de laborator
Instituția de învățământ bugetar municipal Școala secundară 2 adoptată cu prelungirea: Protocolul Consiliului Pedagogic 1 din "30 august" August 2016 Programul de lucru
Inovații tehnice UDC 539.2.21 BBC 30.6 privind adsorbția oxigenului molecular pe suprafața exterioară a nanotubeului borne și boronitride 1 i.v. Zaporotskova, E.V. Perevalov, S.V. Barozin în legătură cu creșterea
1 Acest program de lucru se concentrează pe studiul gradului 9 în cadrul programului de educație generală de bază (nivel de bază) asupra FCGOS. Programul de lucru este proiectat timp de 68 de ore pe an, 2 ore pe săptămână. Bază
Curățarea nanotuburilor de carbon
Niciuna dintre modalitățile comune de a produce CNT face posibilă alocarea lor în forma sa pură. Impuritățile către NT pot fi fullerene, carbon amorf, particule grafitizate, particule de catalizator.
Aplicați trei grupe de metode de curățare a monedelor:
distructiv
nedistructiv
combinate.
Metodele distructive utilizează reacții chimice care pot fi oxidative sau reducătoare și se bazează pe diferențe în reactivitatea diferitelor forme de carbon. Pentru oxidare, se utilizează fie soluții de oxidanți, fie reactivi gazoși, pentru recuperare - hidrogen. Metodele vă permit să evidențieți CNT de puritate ridicată, dar sunt asociate cu pierderea tuburilor.
Metodele nedistructive includ extracția, flocularea și precipitațiile selective, microfiltrarea curentă încrucișată, cromatografia de deplasare, electroforeza, interacțiunea selectivă cu polimerii organici. De regulă, aceste metode sunt mici și ineficiente.
Proprietățile nanotuburilor de carbon
Mecanic. Nanotuburile, așa cum am menționat, sunt materiale extrem de solide, atât pe întindere cât și la îndoire. În plus, sub acțiunea solicitărilor mecanice care depășesc criticul, nanotuburile nu sunt "rutină", \u200b\u200bdar sunt reconstruite. Pe baza acestei proprietăți de nanotuburi ca rezistență ridicată, se poate argumenta că acestea sunt cel mai bun material pentru cablul liftului spațial în acest moment. Pe măsură ce rezultatele experimentelor și show-ul de simulare numerică, modulul Nanotube cu strat tânără atinge valorile de aproximativ 1-5 TPA, ceea ce reprezintă o ordine de mărime mai mare decât oțelul. Graficul de mai jos prezintă o comparație a nanotuburilor cu un singur strat și oțel de înaltă rezistență.
1 - Cablul de ridicare cosmică pentru calcule trebuie să reziste tensiunii mecanice de 62,5 GPA
2 - Diagrama de tracțiune (dependența tensiunii mecanice din alungirea relativă e)
Pentru a demonstra o diferență semnificativă între cele mai durabile în momentul în care materialele și nanotuburile de carbon, efectuați următorul experiment mental. Imaginați-vă că, după cum sa presupus, o anumită structură uniformă în formă de pene va servi ca un cablu pentru un lift spațial, constând din materialele cele mai durabile, diametrul geo-orbitei pământului geostaționar) va fi de aproximativ 2 km și se îngustează 1 mm la suprafața de suprafață. În acest caz, masa totală va fi de 60 * 1010 tone. Dacă nanotuburile de carbon au fost utilizate ca material, diametrul cablului din Geo a fost de 0,26 mm și 0,15 mm la suprafața pământului, în legătură cu care masa totală a fost de 9,2 tone. După cum se poate observa din faptele de mai sus, nanofibrii de carbon sunt doar materialul care este necesar la construirea unui cablu, al cărui diametru real va fi de aproximativ 0,75 m pentru a rezista la sistemul electromagnetic utilizat pentru a deplasa cabina ascensorului cosmic.
Electric. Datorită dimensiunilor mici de nanotuburi de carbon, numai în 1996 a reușit să-și măsoare direct rezistența electrică specifică la metoda cu patru contacte.
O dungi de aur au fost aplicate pe suprafața lustruită a oxidului de siliciu în vid. În intervalul dintre ele, nanotuburile au fost pulverizate cu o lungime de 2-3 microni. Apoi, 4 conductor de tungsten cu o grosime de 80 nm au fost aplicate la una din nanotuburile selectate pentru măsurare. Fiecare dintre conductorii de tungsten a avut contact cu unul dintre benzile de aur. Distanța dintre contactele de pe nanotub a fost de la 0,3 la 1 μm. Rezultatele măsurătorilor directe au arătat că rezistența specifică a nanotubului poate varia în limite semnificative - de la 5,1 x 10-6 până la 0,8 ohmi / cm. Rezistența specifică minimă este o ordine de mărime mai mică decât cea a grafitului. Majoritatea nanotuburilor au o conductivitate metalică, iar cele mai mici prezintă proprietățile semiconductorului cu lățimea zonei interzise de la 0,1 la 0,3 EV.
Cercetătorii francezi și ruși (de la IPTM RAS, Cernogolovka) O altă proprietate a nanotuburilor a fost deschisă ca superconductivitate. Ei au măsurat caracteristicile volt-ampere ale unui nanotub separat cu un singur strat cu un diametru de ~ 1NM, laminat în cablajul unui număr mare de nanotuburi cu un singur strat, precum și nanotuburi individuale cu mai multe straturi. Actualul superconductor la o temperatură apropiat de 4K a fost observat între două contacte metalice superconductoare. Particularitățile transferului de taxare în Nanotub diferă semnificativ de cele care sunt inerente conductorilor convenționali, tridimensionali și, aparent, sunt explicați prin natura transportului unidimensional.
De asemenea, o proprietate interesantă a fost detectată de la Universitatea din Lausanne (Elveția): o schimbare ascuțită (aproximativ două ordine de magnitudine) de schimbare a conductivității cu un mic, 5-10o, îndoit de un nanotube cu un singur strat. Această proprietate poate extinde domeniul de aplicare al nanotuburilor. Pe de o parte, nanotubul se dovedește a fi un traductor extrem de sensibil de oscilații mecanice într-un semnal electric și înapoi (de fapt este un tub de telefon micron și un diametru în apropierea nanometrului) și, pe de altă parte Mână, este un senzor practic gata realizat de cele mai mici deformări. Un astfel de senzor ar putea fi utilizat în dispozitivele care controlează starea componentelor mecanice și a pieselor, pe care se poate asigura siguranța persoanelor, cum ar fi pasagerii trenurilor și aeronavelor și personalul centralelor atomice și termice etc.
Capilar. După cum au arătat experimente, nanotubul deschis are proprietăți capilare. Pentru a deschide Nanotube, este necesar să scoateți partea superioară - capacul. Una dintre metodele de îndepărtare constă în annotuburi de recoacere la o temperatură de 850 ° C timp de mai multe ore în fluxul de dioxid de carbon. Ca urmare a oxidării, aproximativ 10% din toate nanotuburile sunt deschise. O altă modalitate de a distruge capetele închise ale nanotuburilor este un extras în acid azotic concentrat timp de 4,5 ore la o temperatură de 2400 C. Ca rezultat al unei astfel de prelucrări, 80% din nanotuburi devin deschise.
Primele studii ale fenomenelor capilare au arătat că fluidul pătrunde în canalul nanotubar dacă tensiunea de suprafață nu este mai mare de 200 mn / m. Prin urmare, solvenții care au tensiuni reduse de suprafață sunt utilizate pentru a introduce orice substanțe din interiorul nanotuburilor. De exemplu, acidul azotic concentrat este utilizat pentru a intra în nanotuburile nanotuburilor ale unor metale, a căror tensiune de suprafață este mică (43 mn / m). Apoi, recoacerea este efectuată la 4000 C timp de 4 ore într-o atmosferă de hidrogen, ceea ce duce la restaurarea metalului. Astfel, s-au obținut nanotuburi care conțin nichel, cobalt și fier.
Împreună cu metalele, nanotuburile de carbon pot fi umplute cu substanțe gazoase, cum ar fi hidrogenul în formă moleculară. Această abilitate are o importanță practică, pentru că deschide posibilitatea depozitării de hidrogen sigure, care poate fi utilizată ca combustibil ecologic în motoarele cu combustie internă. De asemenea, oamenii de știință au reușit să pună un întreg lanț de fullerene în interiorul nanotuburilor cu deja implementate în aceștia atomi ai gadolinului (vezi figura 5).
Smochin. cinci. În interiorul C60 în interiorul unui nanotube cu un singur strat
Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplă. Utilizați formularul de mai jos
Elevii, studenți absolvenți, tineri oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
Postat pe http://www.allbest.ru/
Introducere
Nanotehnologia este știința fabricării și proprietăților elementelor tehnicii la nivel atomic și molecular - toată lumea este acum "pe auz". Nanopriile și națiunile de la astfel de elemente din domeniul fanteziei se mișcă deja în viața modernă. Și o parte din această știință este ramura rapidă a studiilor Nanotubine și Fullerene, a atras sute de grupuri de cercetare de fizicieni, chimiști și oameni de știință.
Problema creării de nanostructuri cu proprietăți specificate și dimensiunile controlate este printre cele mai importante probleme ale secolului XXI. Soluția sa revoluționează electronica, știința materialelor, mecanica, chimia, medicina și biologia.
Nanoturbii de carbon (CNT) sunt sisteme macromoleculare unice. Diametrul lor de nanometru foarte mic și lungimea mare a micronilor indică faptul că acestea sunt cele mai apropiate de structura lor la sistemele ideale unidimensionale (ID). Prin urmare, CNT este obiecte ideale pentru a verifica teoria fenomenelor cuantice, în special a vehiculelor cuantice în sisteme solide cu dimensiuni reduse. Ele sunt stabile din punct de vedere chimic și termic cel puțin 2000 K, au o conductivitate termică excelentă, o rezistență unică și caracteristici mecanice.
Simplitatea structurii nanotuburilor vă permite să dezvoltați modele teoretice de structuri ale acestora. Prin urmare, noi aplicații neașteptate așteaptă CNT în viitor, în special acest lucru se aplică biologiei (manipularea moleculelor din interiorul celulei, rețelele neuronale artificiale, memoria nanomecanică etc.).
1. Nanottruba cu un singur strat
1.1 Deschiderea
La începutul anului 1993, mai multe grupuri de oameni de știință au declarat că materialele străine ar putea fi plasate în nanoparticule de carbon sau nanoturbii atunci când se utilizează electrozi modificați în timpul evaporării arcului. Grupul Rodni Ruoff din California și Yakhachi Saito Group din Japonia a primit cristale Lac 2 capsulate atunci când lucrează cu electrozi, Lange Lanthanas, în timp ce Suppan Seraphin cu colegii au raportat că YC2 ar putea fi implementat în Nanotruba utilizând electrozi care conțin ytriu. Această lucrare a deschis o nouă zonă nouă bazată pe nanoparticule și nanoturzi ca "containere moleculare", dar, de asemenea, a condus indirect la o descoperire complet diferită, cu aplicații echivalente.
Donald Betuun și colegii săi din Centrul de Cercetare din California IBM Almaden din San Louis sunt foarte interesați de articolele lui Ruoff și alții. Acest grup a lucrat la materiale magnetice în aplicațiile lor la memorarea informațiilor și a crezut că cristalitele metalice de tranziție feromagnetice încapsulate în cochilii de carbon pot fi foarte valoroase în această zonă. În astfel de materiale, particulele metalice crime trebuie să-și mențină momentele magnetice și, în același timp, să fie izolate din punct de vedere chimic și magnetic de la vecinii lor. Timp de câțiva ani, acest grup IBM a lucrat la "Fullerenes Fullerenes"; Fullerenes conținând în interiorul unui număr mic de atomi de metal. Dar clusterele mari sau cristalele din interiorul celulelor Fullerene ar putea prezenta cel mai mare interes practic. Prin urmare, Betuun a decis să încerce să efectueze unele experimente pe evaporarea cu arc, folosind electrozi impregnați cu metal metal de tranziție feromagnetic, cobalt și nichel. Cu toate acestea, rezultatul acestui experiment nu a fost cel care era de așteptat. În primul rând, funinginele obținute în timpul evaporării arcului nu a fost similar cu materialul obișnuit produs sub evaporarea arcului de grafit pur. Straturile de funingine au fost înghițite ca o țesătură din pereții camerei, în timp ce materialul asediat pe pereți avea o textura din cauciuc și ar putea fi considerată dungi. Când Betuun și colegul său Robert Beers au verificat acest material nou ciudat folosind o microscopie electronică de înaltă rezoluție, au fost uimiți, constată că conținea un set de nanotube cu pereții într-un strat atomic. Aceste țevi frumoase au fost confundate cu funingine amorfă și particule de metal sau carbură de metal care susțin acest material în această formă, care corespundea texturii sale ciudate. Această lucrare a fost acceptată pentru imprimarea în natură și a apărut în iunie 1993. Micrografele din acest articol sunt prezentate în Figura 1.1.
Figura 1.1 - Snapshots de la lucrările lui Betuun și colab., Care prezintă nanoturbii de carbon cu un singur strat obținute cu evaporarea articulațiilor grafitului și cobaltului. Țevile au diametre aproximativ 1,2 nm.
Indiferent de grupul american, Sumio-Iidji și Tyoshyy Ichikhai de la Laboratories NEC din Japonia au fost, de asemenea, experimentate cu evaporare cu arc utilizând electrozi modificați. În plus, ei au fost interesați de influența schimbării atmosferei în interiorul camerei de evaporare a arcului. La fel ca Bethune și colegii săi, au descoperit că, în anumite condiții, se dovedește un tip complet diferit de funingine diferit de cel care este de obicei format sub evaporarea ARC. Pentru acest studiu, oamenii de știință japonezi au implementat fier în electrozii lor și un amestec de metan și argon a fost folosit ca o atmosferă în loc de heliu. La verificarea microscopiei electronice de înaltă rezoluție, sa constatat că materialul unei astfel de evaporare a arcului conține nanotroni foarte bine minunați, întinzându-se ca fire între grupurile de material amorf sau particulele de metal. Nanotrisele cu un singur strat diferă de cele obținute în evaporarea cu arc continuu, o distribuție foarte îngustă a diametrelor. În cazul conductelor "obișnuite", diametrul interior are un interval de la 1,5 la 15 nm și extern - de la 2,5 la 30 nm. Pe de altă parte, nanotters cu un singur strat sunt toate diametrele foarte apropiate. În materialul lui Betuun și a colegilor săi, nanoturbii au avut diametre 1.2 (± 0,1) nm, în timp ce Ichihashi se constată că diametrele conductei variază de la 0,7 la 1,6 nm cu un mijloc de aproximativ 1,05 nm. Ca și conductele obținute cu evaporarea cu arc obișnuit, toate nanotrubii cu un singur strat au fost închise cu capace și nu existau dovezi ale prezenței particulelor catalizatorului metalic la capetele acestor țevi. Cu toate acestea, se crede că creșterea nanotubului cu un singur strat este substanțial catalitică.
1.2 Lucrări de urmărire pe nanottrubam cu un singur strat
În urma studiului fundamental inițial, Donald Betuun și colegii săi de la IBM din San Jose în Commonwealth cu oamenii de știință din Institutul de Tehnologie din California, Institutul Politehnic și Universitatea de Stat din Virginia au efectuat o serie de cercetări privind pregătirea nanotubului cu un singur strat, folosind o masă de "catalizatori". Într-unul din primele episoade, ele au arătat că adăugarea de sulf și cobaldă la anod (sau sub formă de S sau Cos) a condus la aspectul nanotubului cu o gamă mai largă de diametre decât la primirea cu un cobalt. Astfel, s-au obținut nanoturbii cu un singur strat cu dimeri de la 1 la 6 nM atunci când sulful a fost găsit în catod, comparativ cu 1-2 nm în cazul cobaltului pur. Ulterior, sa demonstrat că bismutul și plumbul ar putea contribui în mod similar la formarea conductelor cu diametrul mare.
În 1997, grupul francez a arătat că, cu evaporare a arcului, poate fi atins un randament ridicat de nanotube. Metoda lor a fost similară cu tehnica originală a lui Betuun și colegii săi, dar au folosit o geometrie de reactor ușor diferită. De asemenea, un amestec de nichel / yttrium a fost utilizat ca catalizator și nu este preferat de grupul Bethune Cobalt. Sa constatat că cel mai mare număr de nanotuburi a fost format în "guler" în jurul depozitului catod, care a fost de aproximativ 20% din masa totală a materialului evaporat. Ieșirea completă a țevii a fost estimată la 70-90%. Studiul microscopiei de electroni de material "guler" de înaltă rezoluție a arătat prezența multor grinzi din țevi cu o dimensiune de aproximativ 1,4 nm. Un astfel de randament și tip de țevi obținute sunt similare probelor "arzătoare" ale grupului smallli utilizând evaporarea cu laser.
La sfârșitul anului 1993, Shekhar Submasoni de la Dujna din Willgington, delave, în colaborare cu cercetători de la SPI International, a descris primirea nanotubului cu un singur strat într-un alt mod. Acești oameni de știință au fost folosiți evaporarea cu arc utilizând electrozi cu umplutură de ghadoliniu și a colectat funingine din pereții reactorului. Împreună cu cantități mari de carbon amorf, funinginele conține structuri ale tipului "hedgehog marin", care conținea nanoturbii cu un singur strat care cresc pe particule relativ mari ale carburii gadolinei (cu dimensiuni tipice în zeci de nanometri). Astfel de țevi au fost mai scurte decât cele obținute cu metalele grupului de fier, dar au avut același interval de diametre. Studiul ulterior a arătat că nanotrubii radiali cu un singur strat ar putea fi formați pe o multitudine de alte metale, inclusiv lantanis și yttrium. Figura 1.2, luată din activitatea Saito cu colegii, prezintă o imagine tipică a nanotubului cu un singur strat, crescând radial de la o particulă care conține un lantan. Spre deosebire de metalele grupului de fier, elementele de pământ rare nu sunt cunoscute ca catalizatori pentru obținerea nanotuburilor multistrat, deci este destul de surprinzător să se formeze țevi pe ele. Faptul de creștere a țevilor pe particulele relativ mari presupune că un astfel de mecanism de creștere este diferit. S-a presupus că creșterea țevilor pe suprafețele particulelor poate include izolarea atomilor de carbon deraganți din interiorul particulelor de carbură. Rețineți că creșterea radială a țevilor multistrat din particulele catalitice a fost observată cu mulți ani de Baker și alții.
Până acum, metodele discutate pentru obținerea nanotuburilor cu un singur strat au inclus evaporarea cu arc utilizând electrozi modificați. Lucrarea lui Smalli și a colegilor săi au arătat că nanoturbii cu un singur strat pot fi, de asemenea, sintetizați cu ajutorul unei metode pur catalitice. Catalizatorul utilizat de particulele de molobden din mai multe nanometri în diametru a fost amplasat pe aluminiu. Totul a fost plasat în interiorul cuptorului în formă de țeavă, prin care monoxidul de carbon a fost trecut la o temperatură de 1200 ° C. Această temperatură este mult mai mare utilizată în timpul producției catalitice a nanotubului, care poate explica de ce stratul unic este ridicat decât nanotrubii multistrat.
Țevile cu straturi unice gătite catalitic au avut o serie de caracteristici interesante care le-au distins de conducte sintetizate cu evaporarea arcului. În primul rând, conductele catalitice au avut de obicei particule metalice mici atașate la capăt, precum și conductele multi-strat obținute în timpul catalizei. A existat și o gamă largă de diametre de particule (aproximativ 1-5 nm) și se părea că diametrul fiecărei țevi a fost determinat de diametrul particulei corespunzătoare a catalizatorului. În cele din urmă, conductele cu straturi unice formate catalitic au fost de obicei izolate decât colectate în pachete, așa cum se întâmplă în cazul țevilor sintetizate cu evaporare a arcului.
Aceste observații au dat posibilitatea ca suma cu colegii să ofere un mecanism de creștere pentru conductele formate catalitic, care includ formarea inițială a unei pălării cu o singură mână (numită de ele, numele evreiesc al Tubeette), urmat de creșterea acestei pălării cu o separare de particule catalitice, lăsând ulterior conducta. Acest mecanism este complet diferit de propus pentru creșterea conductelor cu un singur strat cu evaporare laser.
Figura 1.2 - Nanotronii cu un singur strat care cresc pe o particulă de lantan
Figura 1.3 - Imagini TEM ale eșantioanelor din "hamuri" de nanotube cu un singur strat (a)
O imagine a unei rezoluții reduse care prezintă un număr mare de hamuri, (b) micrografic de înaltă rezoluție a unui ham individual arătat de-a lungul axei sale.
1.3 Nanotube "Harness"
Din descoperirea din 1985 din Raisa C60, grupul Smallli sa axat pe utilizarea laserelor în sinteza materialelor asemănătoare fullerenului. În 1995, au raportat despre dezvoltarea tehnologiei de sinteză laser, care le-a permis să obțină nanotrisuri cu un strat cu randament ridicat. Îmbunătățirile ulterioare ale acestei metode au condus la producerea nanotubului unic cu diametre neobișnuit de omogene. Cea mai bună ieșire de nanotub omogene unică a fost obținută la un amestec catalitic compus din părți egale de CO și Ni și a fost utilizat un puls dublu pentru a asigura o evaporare mai uniformă a unei astfel de țintă.
Mai multe micrograme ale materialului obținut prin această tehnologie sunt prezentate în Figura 1.3. În general, este foarte asemănător cu materialul obținut prin evaporarea ARC. Cu toate acestea, conductele individuale tind să formeze "hamuri" sau pachete extinse, care constau din țevi individuale cu același diametru. Uneori a fost posibilă detectarea hamurilor, care au avut loc îndeaproape de direcția fasciculului de electroni, astfel încât să fie posibil să le vedem "în cele din urmă", ca în figura 1.3 (b). În plus față de microscopia electronică, smalli cu colegii au efectuat dimensiuni de difracție cu raze X pe eșantioane "arzătoare" în colaborare cu John Fisher și coautorii săi de la Universitatea de Stat din Pennsylvania. Reflecții bine definite de la o latură bidimensională, confirmând faptul că țevile au avut aceleași diametre. Un acord bun a fost găsit cu date experimentale, sub presupunerea că diametrul nanotube este egal cu 1,38 nm cu o eroare de ± 0,02 nm. Sa constatat că decalajul Van der Warals între țevi este de 0,315 nm, similar cu cristalinul de la 60. Din studiile RD, sa concluzionat că aceste hamuri constau în principal din (10,10) scaun Nanotube. Evident, a fost confirmată prin măsurătorile nanodificationului electronic electronic electronic, astfel încât să fie posibil să le vadă "în cele din urmă", ca în figura 1.3 (b).
2. Teoria creșterii nanotuburilor
2.1 Comentarii generale
Inițial, este important să se ia în considerare efectul asupra creșterii structurii țevii. În articolul său în Nature 1991, Iimi a indicat că structura elicoidală pare să fie mai preferată, deoarece astfel de țevi au un pas repetat asupra capătului de creștere. Această presupunere ilustrată în figura 2. este foarte asemănătoare cu apariția unei dislocări a șurubului pe suprafața cristalului. Nanotrubii fermecători și zigzag nu au o astfel de structură preferată pentru creștere și ar trebui să necesite re-nuclearea unui nou inel hexagonal. Acest lucru sugerează că nanotele spirale ar trebui să fie mai des observate decât cicatul sau Zigzagne, deși dovezile experimentale în prezent nu sunt suficiente pentru a confirma acest lucru.
Figura 2. - Figura a două țevi spirale concentrice, arătând prezența pașilor în capetele de creștere (5)
Mai mult, există o întrebare foarte importantă pentru un mecanism de creștere - conductele de creștere au închis sau capete deschise? Un model timpuriu de creștere a nanotuburilor propus pentru prima dată, endo și blând, a preferat un mecanism cu un capăt închis. Ei au presupus că atomii de carbon pot fi inserați în suprafața fullerenă închisă la scaunele din vecinătatea inelelor pentagonale, urmată de trecerea la o stare de echilibru, ceea ce duce la extrudarea continuă a fullerenei inițiale. În susținerea acestei idei, endo și a citat cu blândețe demonstrația Ulmer cu colegii că C 60 și C 70 pot crește în mod evident în flalerene mari atunci când adaugă fragmente de carbon mici.
În timp ce mecanismul, Endo-Meek asigură o explicație plauzibilă a creșterii nanotubului cu un strat unic, rămâne o problemă serioasă pentru a explica creșterea multi-strat. Cu considerația sa, modelul Endo și blând sugerează că creșterea multistrat poate fi efectuată "epitaxial". Dacă acest lucru este așa, atunci se pare că nu există niciun motiv evident pentru care cel de-al doilea strat nu începe să crească imediat după formarea fullerenului inițial și, de îndată ce cel de-al doilea strat devine închis, orice extrudare suplimentară a tubului interior ar trebui să devină imposibilă. Dar nu este în ciudă cu observația că majoritatea țevilor sunt multi-strat pe toată lungimea sa. Un astfel de model are, de asemenea, dificultăți în a explica structurile unor departamente oarecum. Din aceste motive, mecanismul Endo-Meek de creștere cu un sfârșit închis nu a fost acceptat pe scară largă.
Concluzia că mecanismul de creștere ar trebui să apară cu capătul deschis al țevii, într-un fel mai preferabil. Așa cum a spus Richard Smalli, "Dacă am învățat din 1984-1985, ceva despre cum condensează carbonul, aceasta este ce foile deschise trebuie să fie fericite să conecteze pentagoanele pentru a exclude conexiunile de chat." Problema țevilor rămase cu un sfârșit deschis în condiții favorabile închiderii sale, una dintre problemele care au considerat un număr de autori.
2.2 De ce nanottruba rămâne deschisă în timpul creșterii
Unii autori, în special cu colegii, au presupus că câmpul electric din ARC ar putea juca un rol important în conservarea țevilor deschise în timpul creșterii. Dacă este mai corect, ar fi trebuit să înțeleagă de ce nanotrubii nu găsesc niciodată în funingine condensată pe pereții camerei de evaporare a arcului. Cu toate acestea, calculele au arătat că reducerea energiei deschise a capătului deschis nu este suficientă pentru a stabili o configurație deschisă, cu excepția câmpurilor înalte nereal. Prin urmare, a fost dezvoltat un model elegant, în care atomul "este sudat" între straturi, ajutând la stabilizarea formării unui capăt deschis și nu închiderea acesteia.
Confirmarea acestei idei a fost experimentele de închidere a nanotubului multilayer individual atunci când diferența de tensiune este aplicată și fără ea. Un astfel de model poate ajuta la înțelegerea creșterii nanotuburilor în ARC, dar nu se poate aborda cazul creșterii conductelor în care nu sunt prezente câmpuri electrice puternice. Acest lucru a determinat unii autori până la presupunerea că unele interacțiuni între conductele concentrice combinate pot fi esențiale pentru stabilizarea țevilor deschise.
O analiză detaliată a interacțiunii a două țevi combinate a fost efectuată de către Charlier lui Jean-Christoph cu colegii din dinamica moleculară. Ei au revizuit (10,0) conductele din interiorul (18,0) și au constatat că se formează legăturile de legare între capetele a două țevi. S-a constatat că la temperaturi ridicate (3000 K), configurația de a lipi continuu structurile de legare. S-a presupus că structura fluctuantă ar trebui să creeze locuri active pentru adsorbție și introducerea de noi atomi de carbon, contribuind astfel la creșterea conductei.
Problema acestei teorii este că nu poate explica creșterea conductelor cu o singură axă cu un diametru mare în expunerea termică la salvie Fullerene. În general, în prezent, explicația completă a creșterii nanotuburilor deschise nu pare să existe.
2.3 Proprietăți ale plasmei ARC
Majoritatea modelelor de creștere ale Nanotubului, discutate mai devreme, sugerează că țevile sunt născute și cresc în plasma arcului. Cu toate acestea, unii autori au considerat starea fizică a plasmei în sine și rolul său în formarea Nanotubului. Cea mai detaliată discuție a acestei probleme a fost efectuată de Evgeny Gamaleem, un expert în fizica plasmei și Thomas Ebbene (30, 31). Aceasta este o problemă cuprinzătoare, iar aici este doar un scurt rezumat.
Hamali și Ebiesen încep cu presupunerea că nanotrubii și nanoparticulele sunt formate în zona arcului de lângă suprafața catodică. Prin urmare, aceștia analizează densitatea și viteza vaporilor de carbon din zonă, luând în considerare temperatura și proprietățile ARC în sine pentru a-și dezvolta modelul. Ei cred că în stratul perechii de carbon din apropierea suprafeței catodice vor exista două grupe de particule de carbon cu distribuții diferite de viteză. Această idee este centrală în modelul lor de creștere. Un grup de particule de carbon trebuie să aibă maxwellovskoe, adică. Distribuția vitezei izotropice, temperatura arc corespunzătoare (~ 4000 K). Un alt grup constă din ioni care accelerează în decalajul dintre o încărcătură spațială pozitivă și catod. Viteza acestor particule de carbon trebuie să fie mai mare decât rata de particule de căldură și, în acest caz, fluxul trebuie să fie destul de îndreptat decât izotropic. Procesul de formare a nanotuburilor (și nanoparticulelor) este considerat ca implementarea unei serii de cicluri, fiecare dintre ele constă din următorii pași:
1. Formarea embrionului. La începutul procesului de descărcare, distribuția vitezelor de carbon în stratul evaporat este predominant Maxwell și aceasta duce la formarea de structuri fără axă de simetrie, cum ar fi nanoparticulele. Atunci când curentul devine mai direcționat, încep să se formeze structuri deschise, pe care Hamlelele și Ebiesen sunt considerate embrioni pentru creșterea nanotuburilor.
2. Țevi adevărate în timpul unei descărcări stabile. Când se stabilizează descărcarea, fluxul de ioni de carbon pătrunde într-un strat de abur în direcția perpendiculară pe suprafața catodului. Aceste particule de carbon vor contribui la alungirea nanotubului cu un singur strat și multistrat. Deoarece interacțiunea particulelor de carbon direcționale cu o suprafață solidă ar trebui să fie mai intensă decât particulele de carbon din stratul de abur, creșterea structurilor extinse ar trebui să fie preferată pe formarea unor structuri izotropice. Cu toate acestea, condensarea pe suprafața catodică a carbonului din stratul de aburi va contribui la îngroșarea nanotubului.
3. Creșterea și închiderea. Hamali și Ebiessen observă că nanoturbii sunt adesea văzuți sub formă de grinzi și că în fasciculul observat pentru creșterea tuturor conductelor și sfârșitul său are loc aproximativ în același timp. Acest lucru le permite să presupună că în descărcarea cu arc există instabilitate, ceea ce poate duce la o încetare bruscă a creșterii nanotuburilor. O astfel de instabilitate poate apărea dintr-o mișcare instabilă a locului catod de-a lungul unei suprafețe catodice sau de la întreruperea spontană și incendia de arc. În astfel de circumstanțe, particulele de carbon cu distribuție maxiliană de viteză vor prevala din nou, iar condensarea unui astfel de carbon va duce în cele din urmă la închiderea țevii cu capacul și la sfârșitul creșterii.
2.4 Modele alternative
Oamenii de știință au prezentat o teorie complet diferită a creșterii nanotuburilor în cadrul evaporării arcului. În acest model, nanoturbii și nanoparticulele nu cresc în plasma arcului și mai degrabă se formează pe catod ca rezultat al transformării stării de stare solidă. Astfel, creșterea nanotubului nu este o consecință a funcționării câmpului electric, ci pur și simplu rezultatul încălzirii foarte rapide la temperaturi ridicate cu care se confruntă materialul depus pe catod în timpul acțiunilor ARC. Această idee a fost inițiată de observarea faptului că nanotrubii pot fi preparați prin impact termic la temperaturi ridicate asupra funinginei fullerenie și asigură un proces în două etape de creștere a nantelor, în care funinginele Fulleren este un produs intermediar. Modelul poate fi generalizat după cum urmează. La etapele inițiale ale evaporării arcului, materialul de tip fullerene (plus fullerenes) trebuie condensat pe catod și apoi materialul condensat trebuie să fie supus la temperaturi ridicate în timpul continuării procesului ARC, ceea ce duce la formarea unuia- Stratul, structurile care conțin nanotrup inițial, apoi Nanotube multistrat. În acest model cu două etape, o recoacere a funinginei Fulleren este o acțiune-cheie. Astfel, a asediat pe pereții reactorului de funingine, care testează recoacerea relativ slabă nu este transformată în țevi. Pe de altă parte, funinginea, care condensează pe catod, ar trebui să experimenteze doar o recoacere semnificativă: va duce la formarea țevilor și nanoparticulelor ca o masă solidă. Prin urmare, un astfel de model ne oferă posibilitatea de a explica efectul asupra producției de variabile nanotuburi, cum ar fi răcirea electrozilor și presiunea heliu. Se pare că răcirea cu apă ar trebui să fie esențială pentru a menține temperatura catodului scăzută la nivelul necesar pentru a exclude stabilirea țevilor. În mod similar, rolul heliu poate fi explicat în ceea ce privește influența sa asupra temperaturii depozitului catodic. Deoarece heliul este un conductor de căldură minunat, presiunea ridicată ar trebui să conducă la o scădere a temperaturii electrodului, ceea ce duce la scăderea sa în zona în care creșterea nanotuburilor poate să apară fără a se stabili.
2.5 Creșterea nanotubului cu un singur strat
În primul rând, luați în considerare creșterea nanotubului cu un singur strat într-un evaporator cu arc. Acest proces ridică mai puține întrebări decât creșterea nanotubului multi-strat în arc. Printre cele mai evidente sunt următoarele: de ce sunt observate numai nanoturbii cu un singur strat? De ce există o distribuție atât de îngustă a diametrelor de țevi? Care este rolul metalului? De ce conductele cresc cel mai adesea sub formă de grinzi? Și din nou avem doar câteva răspunsuri specifice la aceste întrebări.
Un lucru care pare clar este că creșterea nanotubului unic ar trebui să fie determinată semnificativ de cinetică, mai degrabă decât termodinamica, deoarece este de așteptat ca țevile cu un diametru foarte mic să fie mai puțin stabile decât cu un mare. Absența multor straturi este pretins constrânsă de factori kinici. În ceea ce privește rolul metalului, apoi betuun cu colegii și Iciia cu Ichikhas, au presupus că atomii metalici individuali sau clusterele lor mici pot acționa ca catalizatori de creștere în faza de vapori prin analogie cu acel mod în care particulele mici de metal catalizează creșterea țevilor multistrat . Participarea atomilor individuali sau a clusterelor bine definite ar trebui să explice distribuțiile de dimensiuni înguste. Cu toate acestea, este surprinzător faptul că particulele catalitice, aparent, nu sunt observate niciodată pe vârfurile nanotubului cu un strat. Chiar dacă particulele catalitice ar fi atomi separați, acestea pot fi detectate prin microscopie electronică de înaltă rezoluție sau microscopie electronică de transmisie de scanare (tulpină). Poate că atomii sau particulele catalitice vor fi descărcate în timpul închiderii țevilor. După cum sa menționat mai sus, Betuun și colegii au arătat că adăugarea unor astfel de elemente cum ar fi sulful la metal poate perturba puternic distribuția diametrelor de țevi. Studiul ulterior al acestui fenomen poate oferi explicații utile ale mecanismului de creștere.
Una dintre mai multe încercări de a dezvolta un model detaliat de creștere a nanotubului cu un singur strat a fost întreprinsă de Chingg-Hwa Kanggom și William Goddard. Acești cercetători sugerează că inelele poligonale plenare pot servi ca embritare a formării nanotubului cu un strat unic. Sa demonstrat că astfel de structuri de inel ar trebui să fie particule dominante în perechi de carbon, în timp ce structurile de cadru închis domină cu dimensiuni mari. A fost postulată că inelele de carbon pot fi predecesori în formarea de Fullerenes, deși rămâne controversată. Kiang și Goddard consideră că materialele inițiale ale formării nanotubului cu un strat unic sunt inele de carbon monociclic și clustere de carbură de carbură de cobalt la gaz, eventual încărcate. Clusterele de carbură de cobalt acționează ca catalizatori atunci când sunt conectați la inele cu 2 sau alte particule. Acești autori sugerează că conformația specifică ar trebui să afecteze structura nanotrupului emergent.
Smalli cu colegi, urmând "hamurile" de nanotube de sinteză, au sugerat un mecanism de creștere, care are unele asemănări cu mecanismul Kiang și Goddard. Acest model se bazează pe presupunerea că toate conductele au aceeași diagramă (10.10). Această structură este unică în acest fel permite inelelor hexagonale dezvăluite să fie "blocate" legături triple, deși ele trebuie să fie în mod substanțial tensionate în comparație cu locația inițială liniară. Apoi, grupul smallli presupune că un atom separat de nichel va fi adsorbit chimic la capătul țevii și va "rula" de-a lungul periferiei (Figura 2.1), ajutând la adaptarea atomilor de carbon asupra inelelor hexagonale. Orice structuri locale non-optime, inclusiv pentagoane, vor fi reflectate, astfel încât o astfel de țeavă va continua să crească pe o perioadă nedeterminată.
Aici, precum și pentru alte mecanisme propuse pentru creșterea nanotubului unic, nu există nici o dovadă experimentală directă.
Figura 2.1 - Ilustrația unui mecanism "scooter" cu creștere (10,10) de scaun Nanotub.
Un număr de grupuri de oameni de știință din lume au încercat să purifică eșantioane de nanotube folosind astfel de metode ca centrifugare, filtrare și cromatografie. Unele dintre aceste metode includ prepararea inițială a suspensiilor coloidale ale materialului care conține material, folosind agenți de surfactanți. De exemplu, Jean-Mark Bonard cu colegii a aplicat un surfactant anionic pentru dodeciclosulfat de sodiu (SDN) pentru a obține o suspensie stabilă de nanotuburi și nanoparticule în apă. Inițial, o metodă de filtrare a fost utilizată pentru a separa nanotubul de nanoparticule, dar a fost realizată o separare mai reușită: permițând ca nanoturbii să cadă sub formă de fulgi, lăsând nanoparticule în suspensie. Precipitatul poate, atunci a fost apoi extragerea și continuarea procedeelor \u200b\u200bsuplimentare de precipitare. Acest lucru nu numai că este permis să extragă nanoparticulele, ci și la o anumită diviziune a țevilor pe lungimi.
O altă metodă de realizare a separării nanotuburilor în dimensiune este descrisă de Duisberg cu colegii de la Max - Planck de la Institutul din Stuttgart și Trinity College Dublin. Separarea țevilor și a altor materiale a fost din nou obținută în acidul SDN. Apoi, separarea a fost efectuată utilizând cromatografia excepției dimensionale (HR). Această tehnologie a fost utilizată pe scară largă pentru a separa macromoleculele biologice, iar autorii au demonstrat că este posibil să separe cu succes probele de nanotuburi pe fracțiuni cu țevi de diferite lungimi. Un dezavantaj posibil al utilizării revoltei, cum ar fi SDN, în curățarea nanotubului este că amprentele pot rămâne în produsul final. Cu toate acestea, Bonard cu colegii au arătat că este posibil să se reducă nivelul SDN sub 0,1% prin spălare.
3. Curățarea conductelor cu un singur strat
Au fost dezvoltate și metode de curățare a țevilor cu un singur strat, deși acest proces necesită un mare efort decât pentru Nanotube multistrat. În plus față de o cantitate mare de carbon amorf, funinginele care conține nanotruba conține atât particule metalice încât ele însele sunt adesea acoperite cu carbon. Mai mult - Metodele de oxidare tare utilizate pentru curățarea nanotuburilor multistrat sunt, de asemenea, distructive și pentru conductele cu un singur strat.
Oamenii de știință japonezi pas cu pas au descris procesul de excludere consecventă a diferitelor impurități. Primul pas a pornit spălarea funinginei netratate de apă distilată timp de 12 ore. Urmată de filtrare și uscare. Această procedură a făcut posibilă eliminarea unor particule de grafit și a carbonului amorf. Fullerenes au fost spălate cu toluen în aparatul Sokklet. Apoi, funinginea a fost încălzită la 470, cu aer timp de 20 de minute pentru a scăpa de particule metalice. În cele din urmă, funinginea rămasă a fost expusă la acid clor pentru a dizolva particulele de metal. Verificarea produsului final al microscopiei electronice și a difracției cu raze X a arătat că majoritatea contaminanților au fost îndepărtați, deși unele nanoparticule umplute și goale au rămas în ea.
Smalli cu colegii au dezvoltat o metodă de curățare a probelor de nanotuburi din hamuri folosind microfiltrarea. Ei au fost primii care au descris tehnica utilizării unui surfactant cationic pentru prepararea unei suspensii de la nanotub și material însoțitor în soluție și apoi plantarea nanotuburilor pe membrană. Cu toate acestea, filtrarea repetată cu prepararea suspensiei după fiecare filtrare pentru a obține un nivel semnificativ de curățare, ceea ce face o astfel de procedură foarte lentă și ineficientă. Metoda îmbunătățită a fost descrisă în lucrare, unde am folosit prelucrarea ultrasunetelor, menținând în același timp materialul în suspensie în timpul filtrării și, prin urmare, făcând un proces continuu de filtrare a unui număr mare de probă posibil. În acest fel, a fost posibilă purificarea până la 150 mg de funingine timp de 3-6 ore cu un material care conține mai mult de 90% mătușă.
Țevile cu un singur strat ar putea fi curățate și atunci când se utilizează cromotographic, Duisburg etc. a descris metoda similară cu cea utilizată pentru MSNT și și-a arătat eficiența pentru And.
4. Alinierea probelor de nanotuburi
carbon Nanotruba Fullerene asemănătoare cu plasma
Multe metode de preparare descrise mai sus furnizează eșantioane cu nanotururi orientate aleator. Deși țevile sunt adesea grupate în pachete, aceste pachete înșiși nu aliniază una față de cealaltă. Pentru a măsura proprietățile Nanotubului, ar fi foarte util să aveți mostre în care toate conductele sunt aliniate într-o direcție. Deși au fost deja descrise metodele catalitice de preparare a țevilor aliniate, dar a fost, de asemenea, necesar să se dezvolte tehnologiile de aliniere a probelor de țevi după sinteza lor. Deci, una dintre primele astfel de metode a fost propusă în 1995 de către un grup de politehnic ECOL de către Lausanne federal din Elveția. Au folosit eșantionul MSNT preparat prin evaporare a arcului, care a fost purificat prin centrifugare și filtrare din nanoparticule și alte materiale poluante. Apoi, filmele subțiri de nanotuburi purificate au fost asediat pe suprafața plasticului, iar imaginile SEM au arătat că aceste țevi au fost perpendiculare pe film într-o astfel de stare precipitabilă liber. S-a descoperit că țevile ar putea fi aliniate paralele cu suprafața probei, pre-cu ușurință cu teflon sau folie de aluminiu. Autorii susțin că această metodă poate face filme "arbitrar mare" și au folosit aceste filme pentru a efectua experimente pe emisii de teren.
O altă metodă de aliniere a nanotubului este introducerea acestor țevi în matrice și extrudarea ulterioară a unei astfel de matrice în orice mod, astfel încât țevile să devină aliniate în direcția fluxului.
5. Controlul lungimii nanotubului de carbon
Tehnica de tăiere a nanotuburilor individuale individuale pe lungimi controlate este descrisă de cercetătorii de la universitățile Delft și Rais la sfârșitul anului 1997, Nanotroba utilizată a fost obținută de evaporarea laserului de către grupul mic și au fost asediate pe suprafața cristalelor unice de aur pentru cercetarea utilizând microscopia tunelului de scanare. Atunci când a fost identificată o nanoteuba adecvată, scanarea sa oprit și acul PT / IR sa mutat în punctul selectat de pe această conductă. Apoi, feedbackul este oprit și pulsul de tensiune a fost furnizat între margine și eșantion pentru o anumită perioadă. Când scanarea a fost reluată, o pauză a fost vizibilă pe nanottrub dacă circumcizia a avut succes. Sa demonstrat că țevile individuale pot fi tăiate până la patru poziții separate. Sa constatat că un factor critic în procesul de tăiere este tensiunea, mai degrabă decât curentul necesar pentru procesul de tăiere al minimului de tensiune ar trebui să fie de 4 V.
După ce au tăiat nanoturbii individuali în lungimi scurte, autorii au putut să arate că proprietățile electrice ale țevilor scurte erau diferite de proprietățile nanotubului original. Aceste diferențe au fost atribuite manifestării efectelor dimensionale cuantică.
Pe lângă controlul lungimilor nanotubului individual, este posibilă tăierea în lungimi scurte și eșantioane volumetrice de la nanotubul cu un strat unic. Acest lucru a fost demonstrat în 1998 de grupul Smallli. Cea mai eficientă modalitate de a obține eșantioane de țevi scurte (au fost numite "tuburi fullerene") este tratamentul ultrasunetelor materialului nanotub în soluția de sulf și acizi azotici. În timpul acestui impact, se manifestă faptul că sonocimia loială produce găuri pe suprafețele țevilor, care sunt apoi atacate de acizi, formând "tuburi" deschise. Smallli cu colegii au arătat că aceste tuburi pot fi sortate la diferite fracțiuni prin metoda de fracțiune cunoscută sub numele de fracționare în fluxul de câmp. De asemenea, au terminat capetele unor astfel de nanuburi deschise de diferite grupări funcționale și au arătat că particulele de aur se pot alătura conductelor fudiționale. Această lucrare poate fi considerată începutul unei noi chimie organice bazată pe nanoturbii de carbon.
6. Analiza cercetării
Metoda de evaporare a arcului din IIJIMA, EBBEGEST și ADAYAYANA rămâne, fără îndoială, cea mai bună tehnologie de sinteză nanotube de înaltă calitate, dar suferă de neajunsuri. În primul rând, este mare de costurile forței de muncă și necesită o anumită abilitate pentru a atinge un nivel adecvat de reproductibilitate. În al doilea rând, ieșirea din ea este destul de scăzută, deoarece carbonul aburit este precipitat pe pereții camerei mai mult decât pe catod, iar nanotrubii sunt contaminați cu nanoparticule și alte resturi de grafit. B-În al treilea rând, este mai degrabă "coacere" decât un proces continuu și nu este ușor de scalat. Dacă Nanotruba va fi folosit vreodată comercial pe o scară largă, atunci, aparent, va trebui să utilizați o altă metodă de gătit. Progresul în această direcție este împiedicat de lipsa înțelegerii mecanismului de creștere a țevilor în arc. Prin urmare, ar trebui să fie binevenite studii suplimentare, special dedicate clarificării mecanismului de creștere a nanotuburilor.
Există o altă slăbiciune gravă a metodei de evaporare a arcului și a tuturor celorlalte tehnologii curente pentru prepararea nanotuburilor multistrat: ele produc o gamă largă de dimensiuni și structuri de țevi. Și aceasta poate fi o problemă nu numai de unele aplicații, ci și un dezavantaj în acele zone în care sunt necesare structuri specifice de țevi, cum ar fi nanoelectronica. Este posibilă prezicerea căii la care vor fi pregătiți conductele cu anumite structuri? Poate fi realizată prin utilizarea creativă a catalizatoarelor.
Cercetătorii sunt atrași de o omogenitate mai mare a țevilor cu o singură axă decât colegul lor de multă dimensiune, cel puțin în raport cu diametrele lor. Cu toate acestea, metodele sunt utilizate direct pentru a sintetiza conductele cu sens unic, metodele sunt mai complexe decât pentru nanotube multi-piatră. Tehnica evaporării laserului, dezvoltată de Grupul Smith, servește la producerea celui mai bun material de calitate cu cea mai mare ieșire, însă laserele de mare energie necesare pentru această metodă nu sunt întotdeauna disponibile pentru un laborator convențional. În ceea ce privește țevile multistrat, calea de mișcare înainte poate include metode catalitice, iar cercetarea de astăzi este încurajată în această direcție. În cele din urmă, puteți spera că chimistii organici vor putea completa sinteza completa a Nanotube. Cu toate acestea, este necesar să se țină cont de faptul că poate fi o perspectivă îndepărtată, deoarece chiar și sinteza completă a C60 nu a fost încă pusă în aplicare.
Cu aceasta, în prezent, nanoturbii de cea mai bună calitate sunt obținuți utilizând metode care produc și o cantitate semnificativă de material poluant, este important să rețineți că există metode de eliminare a acestui material. Din fericire, în acest domeniu au existat progrese semnificative în acest domeniu, iar acum există o serie de metode de înlăturare a nanoparticulelor inutile, a carbonului microporos și a altor contaminanți din eșantioane atât de nanotuburi multistrat cât și un singur strat. Au fost dezvoltate procedurile de egalizare a țevilor și a tăieturilor lor cu lungimi controlate. Aceste tehnologii vor progresa în zonele în care încă lipsa unor eșantioane pure și bine definite rămân o problemă gravă.
Concluzie
Metoda de gătit Nanotube, indie descrisă în 1991, a dat o cale relativ slabă, făcând dificilă studierea în continuare a structurii și proprietăților lor. O promoție importantă a avut loc în iulie 1992, când Thomas Ebaens și Planul Ageyan, care lucrează în același laborator japonez ca IIMI, a descris metoda de pregătire a gramelor de nanotuburi. Și din nou a fost o descoperire neașteptată: încercarea de a pregăti un derivați de Fullerenes, Ebaesen și Ageyan au descoperit că creșterea presiunii heliu în camera de evaporare a arcului îmbunătățește dramatic randamentul nanotubului, format în funingine catodică. Disponibilitatea Nanotubului într-o mare cantitate a condus la o creștere uriașă a ratei de cercetare din întreaga lume.
O altă zonă implicată în interesul precoce a fost ideea de a folosi nanotubul de carbon și nanoparticulele ca "recipiente moleculare". Piatra de hotar în această direcție a fost o demonstrație a lui Adayayan și Andiya că nanotrubii pot fi umpluți cu plumb topit și astfel folosiți ca șabloane pentru "nanowire". Ulterior, au fost dezvoltate metode mai controlate pentru deschiderea și umplerea nanotubului, permițând introducerea unei game largi de materiale, inclusiv biologice. Consecința deschiderii și umplerii nanotubului poate fi proprietăți uimitoare care pot fi aplicate în cataliză sau în senzori biologici. Nanoparticulele de carbon umplute pot avea, de asemenea, aplicații importante în astfel de zone diferite ca înregistrarea magnetică și medicina nucleară.
Poate cel mai mare volum de nanotub ar trebui să fie dedicat proprietăților lor electronice. Deasupra lucrărilor teoretice au fost deja observate, care a precedat deschiderea IIJIMA. După o perioadă scurtă de timp, după publicarea scrisorii în Nature 1991, au existat alte două articole privind proprietățile electronice ale Nanotubului de carbon. MIT un grup de oameni de știință și Noriaki Hamada cu colegii din laboratorul IIJIMA din Tsukuba au efectuat calcule ale structurii zonei utilizând un model de ton greu și au demonstrat că proprietățile electronice depind atât de structura țevii cât și de diametrul său. Aceste predicții minunate au provocat un interes deosebit, dar o încercare de a determina proprietățile electronice ale nanotubului cu care se confruntă experimental cu mari dificultăți. Dar numai în 1996 măsurătorile experimentale s-au efectuat pe nanoturbii separați, capabili să confirme predicțiile teoretice. Aceste rezultate au sugerat că nanotrubii pot deveni componente ale viitoarelor dispozitive nanoelectronice.
Determinarea proprietăților mecanice ale nanotubului de carbon a reprezentat dificultăți impresionante, dar, din nou, experimentatorii au luat această provocare. Măsurătorile efectuate utilizând microscopia electronică de transmisie și forța atomică au arătat că caracteristicile mecanice ale nanotubului de carbon pot fi, de asemenea, excepționale, precum și proprietățile lor electronice. Ca urmare, interesul pentru utilizarea nanotubului în materiale compozite a crescut.
În zilele noastre, alte aplicații posibile ale Nanotubului le provoacă interes. De exemplu, un număr de oameni de știință explorează problema utilizării Nanotube ca margine pentru microscopia sondei de scanare. Cu forma lor alungită, vârfurile ascuțite și rigiditatea ridicată a nanoturbilor au fost perfecte în acest scop, iar experimentele inițiale din acest domeniu au prezentat rezultate extrem de impresionante. De asemenea, sa arătat că Nanotruba posedă proprietățile benefice ale emisiilor de teren care pot duce la utilizarea lor în afișaje plate. Peste tot, volumul studiilor de nanotuburi crește cu viteza astronomică, iar aplicațiile lor comerciale vor aștepta cu siguranță mult timp.
Bibliografie
1. P. Harris, nanoturbii de carbon și structurile aferente. Materiale noi din secolul XXI - M.: Tehnosphere, 2003.
Postat pe Allbest.ru.
Documente similare
Structura grafitului care definește proprietățile sale electrofizice. Nanottruba de carbon cu un singur strat și multistrat. Brom brom de energie cu un strat de grafit. Tehnica experimentală și caracteristicile de instalare. Descrierea fenomenologică a procesului de bromurare.
lucrări de curs, a fost adăugată 09/17/2011
Clasificarea nanostructurilor de carbon. Modele de formare Fullerene. Asamblarea Fullerenes din fragmente de grafit. Mecanismul de formare a cristalizării nanoparticulelor de carbon a clusterului lichid. Metode de obținere, structură și proprietăți ale nanotuburilor de carbon.
cursuri, adăugate 09/25/2009
Procesele de sorbție la marginea secțiunii de fază sorbat - sorbent. Metode de obținere a materialelor de carbon poroase. Metode de adsorbție pentru curățarea apelor reziduale. Principalele reacții ale interacțiunii componentelor amestecurilor de materiale organice în procesele de co-termoliză.
teza, a fost adăugată 06/21/2015
Concepte de bază și modalități de sudare a conductelor. Alegerea oțelului pentru conducta de gaz. Pregătirea marginilor țevilor pentru sudură. Selectați materialul de sudură. Cerințe pentru asamblarea țevilor. Teste de calificare ale sudorilor. Tehnologie și tehnică de sudare manuală a arcului.
teza, a fost adăugată 01/25/2015
Un sistem de stabilizare a vitezei de rotație a motorului DC ca exemplu de utilizare a metodelor de teorie automată de control. Un sistem de stabilizare a curentului cuptorului de masterat din arc, puterea de tăiere a procesului de șlefuire constantă.
lucrări de curs, a fost adăugată 01/18/2013
Producția de sudare tehnologică. Istoria dezvoltării producției de sudare. Specificitatea sudării arcului și scopul utilizării acestuia. Aplicare, avantaje și dezavantaje ale sudării arcului Argon. Caracteristicile comparative ale echipamentului de acest tip de sudare.
rezumat, a adăugat 05/18/2012
Compoziția și proprietățile din oțel. Informații despre sudabilitatea sa. Tehnologie pentru producerea unei îmbinări sudate a două foi cu arc manual de sudură și în mediul de protecție a gazului de protecție printr-un electrod de topire. Selectarea materialelor de sudare și a surselor de alimentare cu arc de sudură.
lucrări de curs, a fost adăugată 05/28/2015
Determinarea sudării materialelor utilizate, selectarea materialelor și echipamentelor aditivi. Nodul de sudură de sudură superioară și coajă superioară. Calcularea modului de sudare cu arc manual. Harta procesului tehnologic de sudare AR-C17 conform GOST 14771-76.
lucrări de curs, a fost adăugată 02/20/2013
Informații generale despre materialele compozite. Proprietățile materialelor compozite sibunite. Sortiment de materiale poroase de carbon. Materiale de ecranare și absorbție radio. Ceramica de calciu fosfat este un biopolimer pentru regenerarea țesuturilor osoase.
rezumat, a adăugat 05/13/2011
Specia și caracteristicile conductelor de plastic, justificarea alegerii metodei compusului lor, principiile de andocare. Reguli generale pentru sudarea la cap de țevi din plastic și din polipropilenă. Tehnologia de sudare este o fisură. Principii și etape de instalare a țevilor din polipropilenă.
Poate că va fi util să citiți:
- Controlul camerei în programul Trace Fashion;
- Inginer ACS TP: Responsabilitățile oficiale ale inginerului sistemului automatizat de gestionare a procesului automatizat de control automat în Deat Professional;
- Parteneri ISO TS 16949 Noua versiune;
- Curățarea nanotuburilor de carbon;
- Curățarea nanotuburilor de carbon;
- Tutorial: Teoria proceselor metalurgice;
- Caracteristicile impozitării serviciilor de telecomunicații (Fine N;
- Adevărat pe sarcini pe axa camioanelor;