ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия
Бикетова Л. В., старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии, канд. техн. наук, эл. почта: biketovaLV@nornik.ru
Лисаков Ю. Н., старший научный сотрудник лаборатории гидрометаллургии, канд. техн. наук, эл. почта: lisakovYuN@nornik.ru
Пелих Ю. М., ведущий инженер лаборатории пирометаллургии
Чупрынин Н. П., инженер 2-й категории лаборатории гидрометаллургии, эл. почта: chupryninNP@nornik.ru
Морфологический состав каталитически растущих углеродных наноструктур, формируемых в условиях низкотемпературного превращения молекул углеводородов, характеризуется невысоким качеством структуры из-за их существенной неоднородности, так как, кроме углеродных нанотрубок, этот продукт содержит и другие углеродные материалы разнообразных морфологий и размеров. Проблема очистки каталитически синтезируемых углеродных нанотрубок усугубляется одновременным ростом разных морфологий продукта в одной и той же части реактора. Поэтому вопрос оптимизации условий для более селективного превращения углеводорода в углеродную нанотрубку, однородную по морфологии и совершенную по составу и структуре, является достаточно актуальным. В карбонильной технологии производства порошков никеля и железа в качестве реакционного газа и газа-носителя используют монооксид углерода, который также может служить источником углерода при формировании углеродных наноструктур, ввиду способности диспропорционироваться с выделением углерода. Представлены результаты исследований синтеза углеродных нанотрубок методом суперроста при химическом осаждении из газовой фазы (CVD) с применением различных металлических подложек, углеродсодержащих материалов (моноокисида углерода, углеводородов) и металлоорганических катализаторов. Представлена технологическая схема универсальной лабораторной установки для изучения процессов получения углеродных нанотрубок. Результаты исследования полученных образцов методами сканирующей электронной микроскопии и просеивающей электронной микроскопии подтверждают возможность получения массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок при использовании в качестве источника углерода его монооксида.
Исследования выполнены под научным руководством канд. техн. наук, доцента, лауреата премии Правительства РФ в области науки и техники, кавалера медали ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени Александра Самуиловича Мнухина.
1. Родионов В. В., Мякишев А. М. Обзор применений углеродных нанотрубок в полимерных композиционных материалах // Современные материалы, техника и технологии. 2019. № 6. С. 8–12.
2. Лишних М. А. Предпосылки использования углеродных нанотрубок // Вестник науки. 2022. № 5, Т. 1. С. 178–183.
3. Hafner J. H., Bronikowski M. J., Azamian B. R., Nikolaev P. et al. Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles // Chemical Physics Letters. 1998. Vol. 296, Iss. 1-2. P. 195–202.
4. Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения. — М. : Бином, 2006. — 273 с.
5. Сидоренко Д. С., Вовк А. В., Кутылев С. А., Кузмичева Г. М. и др. Получение и изучение углеродных нанотрубок // Вестник МИТХТ. 2009. Т. 4, № 1. С. 52–59.
6. Раков Э. Г. Методы получения углеродных нанотрубок // Успехи химии (РАН). 2000. Т. 69, № 1. С. 41–59.
7. Авцинов И. А., Попов Г. Г. Проблемы синтеза углеродных нанотрубок // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6, № 10. С. 68–71.
8. Бесперстова Г. С., Неверова М. А., Степанов А. М., Буракова Е. А. и др. Влияние состава катализатора на характеристики синтезируемых углеродных нанотрубок // Фундаментальные исследования. 2018. № 12-1. С. 9–14.
9. Караева А. Р., Урванов С. А., Казеннов Н. В., Митберг Э. Б. и др. Особенности углеродных нанотрубок, полученных в при сутствии металлоценов элементов VIII группы // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2020. Т. 63, № 12. С. 4–9.
10. Шляпин Д. А., Лавренов А. В., Леонтьева Н. Н. Формирование углеродных материалов при окислительном пиролизе метана на резистивных катализаторах // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63, № 1. С. 33–50.
11. Фурсиков П. В., Тарасов Б. П. Каталитический синтез и свойства углеродных нановолокон и нанотрубок // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2004. № 10 (18). С. 24–40.
12. Баранов А. В., Маслов В. Г., Орлова А. О., Федоров А. В. Практическое использование наноструктур : учебное пособие. — СПб. : НИУ ИТМО, 2014. — 102 с.
13. Rathinavel S., Priyadharshini K., Dhananjaya Panda. A review on carbon nanotube: An overview of synthesis, properties, functionalization, characterization, and the application // Materials Science and Engineering: B. 2021. Vol. 268. 115095.
14. Lakhdar Sidi Salah, Nassira Ouslimani, Dalila Bousba, Isabelle Huynen et al. Carbon nanotubes (CNTs) from synthesis to functionalized (CNTs) using conventional and new chemical approaches // Journal of Nanomaterials. 2021. Vol. 14. P. 1–31.
15. Takahiro Maruyama. Chapter 6-Carbon nanotubes // Handbook of Carbon-Based Nanomaterials. Micro and Nano Technologies. — Elsevier, 2021. P. 299–319.
16. Rao N., Singh R., Bashambu L. Carbon-based nanomaterials: Synthesis and prospective applications // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 44, P. 1. P. 608–614.
17. Popova A. A., Aliev R. E., Shubin I. N. Features of nanoporous carbon material synthesis // Advanced Materials & Technologies. 2020. No. 3. pp. 28–32.
18. Губарева А. А., Крючков М. В. Изучение методов исследования углеродных нанотрубок // НефтеГазоХимия. 2021. № 1-2. С. 17–21.