Модификация поверхности корундового носителя углеродными нанотрубками Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

С 11 € X U/ в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 2 (107)

УДК 542.291.4

В.В. Игнатенкова, А.В. Беспалов, В.Н. Грунский Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОРУНДОВОГО НОСИТЕЛЯ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

Modification of corandum support surface with carbon nanotubes was carried. The résultant samples were characterized using SEM and X-ray spectrometry analysis. Data obtained by SEM are conformed to results of surface roughness investigation.

Проведена модификация корундовых носителей углеродными нанотрубками. Полученные образцы исследованы методами сканирующей электронной микрофотографии и рентгеноспектрального анализа. Микрофотографии поверхности образцов, полученные методом сканирующей электронной микроскопии, согласуются с результатами исследования шероховатости поверхности.

Высокопроницаемые ячеистые материалы (ВПЯМ) готовят методом дублирования структурообразующей полимерной матрицы, в качестве которой используют пенополиуретан [1]. Установлено [2], что в твердой фазе корундового ячеистого каркаса присутствует большое число глубоких микротрещин, образовавшихся при спекании дисперсной фазы шликера одновременно с термодеструкцией полимерной матрицы, в результате чего происходит потеря прочности каркаса. Для придания ВПЯМ лучших прочностных характеристик проводят модификацию корундового каркаса путем нанесения золя гамма-оксида алюминия с последующей термообработкой [2]. Однако для использования их в каталитических процессах требуется увеличение показателей удельной поверхности полученного модифицированного каркаса. Одним из путей такого увеличения является нанесение на корундовый каркас слоя углеродных нанотрубок. Как установлено в [3,4], такая модификация приводит к упорядочиванию дефектов на поверхности каркаса, т.е. к формированию более однородной поверхности.

На сегодняшний день число методов, с помощью которых удалось синтезировать углеродные нанотрубки, велико, однако наибольшее распространение получили три группы методов: дуговой синтез, метод лазерной абляции и методы каталитического пиролиза. Для синтеза углеродных нанотрубок методом каталитического пиролиза наиболее пригодными являются металлы подгруппы железа (Fe, Со, Ni) [5].

В настоящем сообщении обсуждаются результаты синтеза углеродных нанотрубок методом каталитического пиролиза (пиролиз метана). В качестве катализаторов роста углеродных нанотрубок использовали оксиды кобальта, железа и алюминия.

Полученные образцы были исследованы на элементный состав на спектрометре ElvaX. Прибор предназначен для экспрессного качественного и количественного анализа состава на содержание химических элементов от Cl (атомный номер Z=17) до U (Z=92) в широком диапазоне концентраций. Точность определения массовых долей металлов 0,1%. В основе работы прибора лежит рентгеноспектральный анализ. Качественный рентгеноспек-

У

в % (I в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 2 (107)

тральный анализ выполняют по спектральному положению линий характеристического спектра испускания исследуемого образца. Количественный рент-геноспектральный анализ осуществляют по интенсивностям этих линий.

Апа ЮМ Энергия 20.250967 Ьег 137 ^^

От .-: 3.«»™ «ПЬ !1,:1 О ВЧ^

Рис. 1. Спектральный анализ образца корундового каркаса с нанесенными углеродными нанотрубками

Так же были сделаны микрофотографии поверхности образцов по методу сканирующей электронной микроскопии на аппарате Philips XL30ESEM.

Полученный в результате исследования спектр представлен на рис. 1.

1 -0274 2010.03.11 х120 500 um

Рис. 2. Структура поверхности образца корундового каркаса с нанесенными углеродными нанотрубками.

Можно предположить, что при нанесении катализатора роста углеродных нанотрубок (нитраты металлов, переводимые термообработкой в ок-

2 4

9

С 11 6 X Uz в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. № 2 (107)

сиды) на корундовый каркас, зерна оксидов металлов закрепляются во впадинах поверхности каркаса [3]. Углеродные нанотрубки «растут» на зернах катализатора, как описано в [6].

Как видно из результатов исследования, концентрация железа и кобальта на поверхности образца велика.

Данные сканирующей электронной микроскопии (см. рис. 2) подтверждают выводы, сделанные по результатам исследования шероховатости [3].

Библиографические ссылки

1. Анциферов В.Н. Проблемы порошкового материаловедения. Ч.П. Высокопо-рисгые проницаемые материалы/В.Н. Анциферов, А.М. Беклемышев, В.Г. Гилев, С.Е. Порозова, Г.П. Швейкин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 262с.

2. Грунский В.Н. Малообъемные каталитические системы ячеистой структуры с развитой регулируемой внешней поверхностью. Дисс. но соискание уч.ст. д.т.н. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 329с.

3. Игнатенкова В.В. Состояние внешней поверхности блочных носителей/ В.В. Игнатенкова, A.B. Беспалов, Ю.В. Гаврилов, В.Н. Грунский// Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010. Т. XXIV (настоящий сборник, см. выше).

4. Игнатенкова В.В. Удельная поверхность углерод-керамических блочных носителей / В.В. Игнатенкова, A.B. Беспалов, Ю.В. Гаврилов, В.Н. Грунский// Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2010. Т. XXIV (настоящий сборник, см. выше).

5. Раков Э.Г. Успехи химии, 2000. 69. 1

6. Liyan Yu. Low-temperature synthesis of carbon nanofibers by decomposition of acetylene with a catalyst derived from cupric nitrate/ Liyan Yu, Lina Sui, Yong Qin, Zuolin Cui // Chemical Engineering Journal, 2008. 144 (2008). PP. 514-517.

УДК 66.063.61: 66.066.3 Л.АКудишова., С.К. Мясников

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва, Россия

ПРИГОТОВЛЕНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ЭМУЛЬСИЙ ФИЗИЧЕСКИМИ И КОМБИНИРОВАННЫМИ МЕТОДАМИ

Some methods for preparing and breaking emulsions of different types are considered. The efficiency of ultrasonic emulsification methods, including ones with simultaneous use of two sources of different types and frequencies, is shown. In emulsion breakdown, good results are