Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Особенности получения катализатора синтеза углеродных нанотрубок

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-261-267

Полный текст:

Аннотация

В работе изучены особенности получения Со-Мо/Al2O3 катализатора синтеза углеродных нанотрубок (УНТ) методом термического разложения. Выявлено, что продолжительность реализации стадии термического разложения предкатализатора в процессе получения металлоксидной системы оказывает существенное влияние на ее активность в процессе синтеза углеродных наноструктурных материалов методом газофазного химического осаждения (ГФХО). Доказано, что эффективный катализатор синтеза УНТ можно получить методом термического разложения, при реализации термообработки в одну ступень (разложение предкатализтора), при этом отсутствует вторая ступень – стадия прокаливания металлоксидной системы. Использование Co-Mo/Al2O3 катализатора, полученного методом термического разложения без реализации стадии прокаливания, в процессе ГФХО способствует снижению себестоимости синтезируемых УНТ. С помощью сканирующей электронной микроскопии показано, что от условий термообработки предкатализатора зависит размер зерен, и удельная поверхность формируемого Со-Мо/Al2O3 катализатора. Управляя условиями реализации процесса термического разложения предкатализатора (температура, объем, продолжительность и др.) можно регулировать не только характеристики получаемого катализатора (удельная поверхность, эффективность), но и УНТ (диаметр, степень дефектности). В ходе экспериментов определены оптимальные режимы реализации методики получения Со-Мо/Al2O3 катализатора позволяющие формировать систему с удельной поверхностью ~108 м2/г. Использование полученного катализатора в процессе синтеза наноструктурных материалов обеспечивает высокий удельный выход многослойных УНТ диаметром 8-20 нм со степенью дефектности 0,97.

Об авторах

Е. А. Буракова
Тамбовский государственный технический университет
Россия
к.т.н., доцент, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


Г. С. Бесперстова
Тамбовский государственный технический университет
аспирант, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


М. А. Неверова
Тамбовский государственный технический университет
магистрант, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


А. Г. Ткачев
Тамбовский государственный технический университет
д.т.н., профессор, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


Н. В. Орлова
Тамбовский государственный технический университет
к.т.н, доцент, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


Т. П. Дьячкова
Тамбовский государственный технический университет
д.х.н., профессор, кафедра техники и технологий производства нанопродуктов, ул. Советская 106, г. Тамбов, 392000, Россия


Список литературы

1. Плетнёв М.А., Кухто А.В. Свойства функциональных материалов на базе гибридных полимерных композитов с наноуглеродными включениями // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. С. 142–145.

2. Liu L., Zhang S., Yan F., Li Ch. et al. Three-dimensional Hierarchical MoS2 Nanosheets/Ultralong N-doped Carbon Nanotubes as High-Performance Electromagnetic Wave Absorbing Material // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. № 16. P. 14108–14115. doi: 10.1021/acsami.8b00709

3. Zhao T., Ji X., Jin W., Wang Ch. et al. Direct in situ synthesis of a 3D interlinked amorphous carbon nanotube/graphene/BaFe12O19 composite and its electromagnetic wave absorbing properties // RSC Advances. 2017. № 26. P. 15903–15910. doi: 10.1039/C7RA00623C.

4. Du F., Dai Q., Dai L., Zhang Q. et al. Vertically-Aligned Carbon Nanotubes for Electrochemical Energy Conversion and Storage // Nanomaterials for Sustainable Energy. 2016. Р. 253–270. doi: 10.1007/978–3–319–32023–6_7

5. Kumar M. Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Growth Mechanism and Mass Production // Nanoscience and Nanotechnology. 2010. № 10. Р. 3739–3758.

6. Magrez A., Seo J.W., Smajda R., Mioniс M. et al. Catalytic CVD Synthesis of Carbon Nanotubes: Towards High Yield and Low Temperature Growth // Materials (Basel). 2010. V. 3. № 11. Р. 4871–4891. doi: 10.3390/ma3114871

7. Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. М.: Машиностроение, 2008. 320 с.

8. Рухов А.В. Основные процессы синтеза углеродных нанотрубок методом газофазного химического осаждения // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 9. С. 117–121.

9. Рухов А.В. Основные процессы и аппаратурное оформление производства углеродных наноматериалов: диссертация… доктора технических наук: 05.17.08. Иваново, 2013. 344 с.

10. Kulmeteva V.B., Maltsev I.A. Effect of specification catalytic pyrolysis of ethanol vapor on characteristic of carbon nanotubes // Digital scientific journal. 2014. № 6. URL: http://www.science-education.ru/pdf/2014/6/739.pdf

11. Muangrat W., Porntheeraphat S., Wongwiriyapan W. Effect of Metal Catalysts on Synthesis of Carbon Nanomaterials by Alcohol Catalytic Chemical Vapor Deposition // Engineering journal. 2013. V. 17. № 5. Р. 35–39. doi:10.4186/ej.2013.17.5.35

12. Kukovitsky E.F., L'vov S.G., Sainov N.A., Shustov V.A. et al. Correlation between metal catalyst particle size and carbon nanotube growth // Chemical Physics Letters. 2002. V. 355. № 5–6. P. 497–503.

13. Oyewemi A., Abdulkareem A.S., Tijani J.O., Bankole M.T. et al. Controlled Syntheses of Multi-walled Carbon Nanotubes from Bimetallic Fe–Co Catalyst Supported on Kaolin by Chemical Vapour Deposition Method // Arabian Journal for Science and Engineering. 2019. V. 44. № 6. Р. 5411–5432. doi: 10.1007/s13369–018–03696–4.

14. Rukhov A.V., Burakova E.A., Bakunin E.S., Besperstova G.S. et al. Features of technology of preparation of catalytic systems by thermal decomposition for synthesis of carbon nanotubes // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. V. 8. Р. 802–807. doi: 10.1134/S2075113317050276.

15. Burakova E., Dyachkova T., Besperstova G., Rukhov A. et al. Peculiarities of obtaining a catalyst for the synthesis of nanostructured carbon materials via thermal decomposition // AIP Conference Proceedings. 2017. V. 1899. P. 020008. doi: 10.1063/1.5009833.


Для цитирования:


Буракова Е.А., Бесперстова Г.С., Неверова М.А., Ткачев А.Г., Орлова Н.В., Дьячкова Т.П. Особенности получения катализатора синтеза углеродных нанотрубок. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019;81(2):261-267. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-261-267

For citation:


Burakova E.A., Besperstova G.S., Neverova M.A., Tkachev A.G., Orlova N.V., Dyachkova T.P. Features of obtaining the catalyst for the synthesis of carbon nanotubes. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(2):261-267. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-2-261-267

Просмотров: 13


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)