Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок

Пиролизом ацетилена получены углеродные нанотрубки на катализаторах с использованием в качестве носителя пирогенного кремнезема. Изучена морфология и термическая стабильность синтезированных нанотрубок. Показано влияние природы носителей катализаторов на морфологические характеристики и чистоту угл...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Бричка, С.Я., Котел, Л.Ю., Приходько, Г.П., Бричка, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2008
Теми:	Неорганическая и физическая химия
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15901
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Г.П. Приходько, А.В. Бричка // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 8. — С. 85-90. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859929354792861696
author	Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Приходько, Г.П. Бричка, А.В.
author_facet	Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Приходько, Г.П. Бричка, А.В.
citation_txt	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Г.П. Приходько, А.В. Бричка // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 8. — С. 85-90. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
collection	DSpace DC
description	Пиролизом ацетилена получены углеродные нанотрубки на катализаторах с использованием в качестве носителя пирогенного кремнезема. Изучена морфология и термическая стабильность синтезированных нанотрубок. Показано влияние природы носителей катализаторов на морфологические характеристики и чистоту углеродных нанотрубок. По данным сравнительного анализа продуктов каталитического пиролиза, полученных с использованием серии оксидных носителей, определено, что в ряду возрастания их основности увеличивается выход углеродных нанотрубок и уменьшается образование аморфного углерода. Піролізом ацетилену одержано вуглецеві нанотрубки на каталізаторах з використанням як носія пірогенного кремнезему (аеросилу А-300). Вивчено морфологію і термічну стабільність синтезованих нано-трубок. Показано вплив природи носіїв каталізаторів на основні характеристики і чистоту вуглецевих нанотрубок. Із порівняльного аналізу продуктів каталітичного піролізу, одержаних з використанням ряду оксидних носіїв, з’ясовано, що в ряду зростання їх основності збільшується вихід вуглецевих нанотрубок і зменшується утворення аморфного вуглецю, таким чином зростає ступінь чистоти утворених вуглецевих нанотрубок. Carbon nanotubes obtained by pyrolysis of acetylene on catalysts with use as the supporter silica. The morphology and thermal stability nanotubes are studied. Influence of the nature of supporters of catalysts on the morphologic characteristics and purity carbon nanotubes is shown. A series oxide supporters are compared in the obtaining of the carbon nanotubes. Among increase in their basicity the yield carbon nanotubes increases and formation of amorphous carbon decreases.
first_indexed	2025-12-07T16:08:31Z
format	Article
fulltext	SU M M AR Y. Mobility of N a+ and Cl– ions in na- nodimensional particles of ion-exchanger, namely hyd- rated zirconium dioxide, which are accumulated in cera- mic matrix, were determined. The diffusion coefficients were estimated as 1.35⋅10–11 (Na+) and 2.94⋅10—11 (Сl– ) m2⋅s–1. It was shown that the result obtained for the cation-substituted ion-exchanger is the most adequate. 1. Lee H.J., M oon S .H., Tsai S .P. // Separation and Purification Technology. -2002. -27, № 2. -P. 89—95. 2. Lindstrand V., Jonsson A .S ., Sundstrom G. // Desa- lination. -2000. -130, № 1. -Р. 73—84. 3. Дзязько Ю.С., Беляков В.Н., Стефаняк Н.В., Василюк С.Л. // Укр. хим. журн. -2006. -72, № 6. -С. 26—31. 4. Дзязько Ю.С., Беляков В.Н ., Стефаняк Н .В., Васи- люк С.Л. // Журн. прикл. химии. -2006. -79, № 5. -С. 778—782. 5. Dzyazko Y u.S., M ahmoud A., Lapicque F., Belyakov V.N. // J. Appl. Electrochem. -2007. -37, № 2. -Р. 209—217. 6. Дзязько Ю .С., Лапик Ф., Махмуд А . и др. // Сер. Критические технологии. Мембраны. -2005. -28, № 4. -С. 30—34. 7. Линков В.М ., Дзязько Ю .С., Беляков В.Н ., Ата- манюк В.Ю. // Журн. прикл. химии. -2007. -80, № 4. -С. 590—595. 8. Hale D.K., M cCauley D.J . // Trans. Farad. Soc. -1961. -57. -P. 135—142. 9. Heymann E., O’Donnell I.J . // J. Colloid. Sci. -1949. -4, № 4. -P. 395—405. 10. Безуглый В.Д., Алексеева Т .А . Электрохимия поли- меров. -Харьков.: Основа, 1990. Институт общей и неорганической химии Поступила 03.10.2007 им. В.И . Вернадского НАН Украины, Киев УДК 541.16 С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Г.П. Приходько, А.В. Бричка ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНЕЗEМНЫХ НОСИТЕЛЕЙ КАТАЛИЗАТОРОВ НА СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК Пиролизом ацетилена получены углеродные нанотрубки на катализаторах с использованием в качестве носи- теля пирогенного кремнезема. Изучена морфология и термическая стабильность синтезированных нанотрубок. Показано влияние природы носителей катализаторов на морфологические характеристики и чистоту угле- родных нанотрубок. По данным сравнительного анализа продуктов каталитического пиролиза, полученных с использованием серии оксидных носителей, определено, что в ряду возрастания их основности увеличивается выход углеродных нанотрубок и уменьшается образование аморфного углерода. В настоящее время научное направление, свя- занное с изучением химии и применением угле- родных нанотрубок (УНТ), интенсивно развива- ется и привлекает все большее внимание ученых всего мира [1]. Необычное строение, уникальные свойства, наноразмерность УНТ позволяют счи- тать их перспективным материалом для исполь- зования в разных областях науки и техники [2]. Повышенный интерес исследователей к ката- литическому пиролизу по сравнению с другими ме- тодами синтеза УНТ обусловлен получением од- нослойных и многослойных нанотрубок с высо- ким выходом. В основе этого метода лежит раз- ложение органических соединений, которое про- текает по многим направлениям и приводит к об- разованию нанотрубок на носителе с катализато- ром или на пористой матрице. На процесс влия- ют температура (изменяется от комнатной до пре- вышающей 1000 оС), давление газов в системе (мо- жет быть как выше, так и ниже атмосферного), при- рода катализатора и его характеристики (размер его частиц, который может определять диаметр нанотрубок), а также природа носителя катали- затора. По способу введения катализатора ката- литический пиролиз подразделяют на пиролиз с “летучим” катализатором и пиролиз с катали- затором на носителе. Основные требования, которые предъявляют к носителям катализаторов, — это развитая уде- льная поверхность, равномерное распределение пор, термическая и химическая стабильность, а также возможность формирования на их поверх- ности большого количества каталитически актив- ных наночастиц металлов. Последнее условие яв- ляется необходимым для образования нанораз- мерных частиц углерода (волокон, трубок) [1]. © С.Я . Бричка, Л .Ю . Котел, Г.П . Приходько, А.В. Бричка , 2008 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8 85 В качестве носителей используют фосфаты, углерод, цеолиты [1], карбонат кальция [3], водо- растворимые соли — хлорид натрия и сульфат калия [4], оксид алюминия, кремния, магния, кальция и титана [5—12]. Для каталитического синтеза УНТ широко ис- пользуют кремнеземы, которые соответствуют ос- новным требованиям, предъявляемым к носите- лям катализаторов. Мезопористый кремнезем ти- па МСМ-41 с цилиндрическими равномерными порами диаметром 2—10 нм и развитой удельной поверхностью был использован для получения УНТ в работах [13—15]. Высокодисперсный пи- рогенный непористый кремнезем (аэросил) с раз- мером частиц около 10—20 нм и удельной поверх- ностью в пределах 100—500 м2/г обладает высокой адсорбционной активностью, поэтому его рацио- нально использовать в качестве носителя катали- заторов синтеза УНТ [16]. Цель данной работы — изучение влияния носителей катализаторов на синтез углеродных на- нотрубок, а также сравнение основных характе- ристик и чистоты УНТ, полученных на катализа- торах с различными подложками. Нами исследован пирогенный кремнезем (аэ- росил А-300, SiO2 пир) с удельной поверхностью (Sуд=300 м2/г). Он формируется в газовой фазе при высоких температурах (927—1127 оС) при взаимодействии SiCl4 с компонентами водород- но-воздушного пламени по реакции: SiCl4 + O2 + 2H 2 → SiO2 + 4HCl [16]. Для приготовления катализатора Fe/SiO2 пир использовали аэросил А-300 в качестве носителя, на который последовательными стадиями пропи- тки раствором нитрата железа (III), фильтрова- ния суспензии, высушивания и прокаливания на воздухе сухого остатка на протяжении 2 ч при тем- пературе 450—550 оC наносили катализатор. Для синтеза катализаторов с разным содержанием же- леза на поверхности носителя на первой стадии использовали растворы Fe(NO3)3 с концентра- циями 1, 0.5, 0.25, 0.12 моль/л. Для количествен- ного определения железа образцы катализаторов были исследованы с помощью метода рентгено- флуоресцентного анализа (прибор PW 1400 Фи- липс, предел обнаружения cmin⋅10–4 %), основан- ного на зависимости интенсивности линий рент- геновского эмиссионного спектра от концентра- ции соответствующих элементов. Полученные ка- тализаторы были использованы для серии синте- зов углеродных нанотрубок. Для этого измельчен- ный катализатор наносили на кварцевую лодочку, которую помещали в кварцевый реактор проточ- ного типа диаметром 42 мм и размещали в муфе- льной печи. Для восстановления железа через ре- актор пропускали смесь водорода и аргона (в со- отношении H2:Ar = 1:1) на протяжении 4 ч, по- степенно повышая температуру до 550 оC, потом вводили смесь аргона с ацетиленом (в соотноше- нии C2H2:Ar = 1:10). Инертный аргон служил тран- спортирующим газом, а ацетилен — источником углерода для образования углеродных нанотру- бок. Синтез проводили 40 мин, температуру по- вышали до 700 оС. Продукты реакции обраба- тывали 44 %-м раствором HF при комнатной температуре для растворения катализатора с но- сителем. Нерастворимую углеродную фракцию идентифицировали с помощью трансмиссионно- го электронного микроскопа (ТЭМ , прибор JE- MOOCX-II). Термические свойства образцов нанотрубок, полученных на Fe/SiO2 пир, изучали с помощью серийного дериватографа Q-1500D (Венгрия) в области температур 20—1000 оС со скоростью нагрева 10 оС⋅мин–1. В работах [14, 15] для получения Fe/SiO2 МСМ-41 Рис. 1. Электронные фотографии на просвет УНТ, синте- зированных на катализаторах с носителями пирогенным кремнеземом (а–г) и кремнеземом типа МСМ-41 (д, е). a б в г д е 86 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8 катализаторов синтезировали одно- родномезопористый кремнезем типа МСМ -41 (SiO2 МСМ-41), который мо- дифицировали ацетилацетонатом же- леза (Fe(acac)2). Полученные образ- цы также использовали для синтеза УНТ пиролизом ацетилена. Физико-химические свойства вы- сокодисперсного кремнезeма дикту- ются структурой реакционных цен- тров его поверхности и, в первую оче- редь, концентрацией и взаимным расположением силанольных групп. Именно благодаря взаимодействию с ними поверхность, обладающая сла- быми протонодонорными свойства- ми (pK 6—8), адсорбирует малые по- лярные молекулы и вещества, способ- ные образовывать водородные и коор- динационные связи, а также комплек- сы с переносом заряда [16]. С целью получения катализато- ров с разным содержанием железа на поверхности пирогенного кремнезe- ма использовали растворы соли желе- за с концентрациями 1, 0.5, 0.25, 0.12 моль/л. Как показали результаты рент- гено-флуоресцентного анализа (1 М — 2.85 % Fe, 0.5 М — 2.86 % Fe, 0.25 М — 2.86 %, 0.12 М — 2.64 % Fe), изменение мо- лярности раствора незначительно влияет на со- держание железа на поверхности носителя. Кати- оны железа адсорбируются на адсорбционных центрах пирогенного кремнезeма. Можно пред- положить, что при использовании раствора Fe(NO3)3 уже с концентрацией 0.12 моль/л происходит насыщение поверхности кремнезeма катионами железа, поэтому после увеличения концентрации раствора соли наблюдалось незначительное изме- нение содержания металла на поверхности носителя. В образцах, синтезированных на носителях SiO2 пир (рис. 1, а–г) и SiO2 МСМ-41 (рис. 1, д,е), при- сутствуют углеродные нанотрубки, а также зна- чительное количество примесей аморфного угле- рода. На SiO2 пир получены УНТ с внешними ди- аметрами (D) в диапазоне 2–62 нм и внутренни- ми диаметрами (d) — 1.5–31 нм, тогда как на SiO2 МСМ-41 внешние и внутренние диаметры уг- леродных нанотрубок равны 15–155 и 7–80 нм соответственно. Известно, что диаметр УНТ, веро- ятно, определяется размером сформировавшихся наночастиц металла на поверхности носителя в процессе синтеза. Внешний диаметр образованных на SiO2 МСМ-41 нанотрубок, как отмечают авторы в работах [14, 15], намного превышает средний размер пор исходной кремнезeмной матрицы , равный 3.9 нм. Исходя из этого, было сделано пред- положение, что рост УНТ происходит в тех мес- тах матрицы, где формируются нанокластеры железа (на внешней поверхности носителя или с возможным разрушением стенок гексагональ- ных пор). Разницу в диаметрах нанотрубок при их синтезе на кремнезeмных носителях можно объяснить разными механизмами формирования частиц железа на непористом аэросиле А-300 и мезопористом типа МСМ -41, которые имеют различные характеристики поверхности. Размер активных наночастиц катализатора на высоко- дисперсном пирогенном кремнезeме был меньше, чем таковых для МСМ-41. Можно также предпо- ложить, что в процессе синтеза на высокодис- персном кремнезeме образовалось каталитически активных частиц больше, чем на мезопористом кремнезeме. Как видно из диаграмм распределе- ния УНТ по диаметрам (рис. 2), количество полу- ченных нанотрубок на аэросиле А-300 больше, чем на МСМ-41. Рис. 2. Диаграммы распределения УНТ, полученных на Fe/SiO2 пир (а– г) и на Fe/SiO2 МСМ-41 (д) по вне- шним и внутренним диаметрам. a б в г д ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8 87 Процессы окисления различных структурных форм углерода отличаются, так, аморфный угле- род по мнению исследователей [17] окисляется при температуре 350—400 oC из-за присутствия боль- шого количества дефектных участков. Хорошо гра- фитизированные структуры начинают окисляться при более высоких температурах и достигают величин 600 (для однослойных УНТ) и 700 oС (для многослойных УНТ). Температура начала оки- сления углерода образцов, синтезированных на- ми, по данным ДТА кривых (рис. 3) находится в интервале 475—490 oС. Начало потери массы образцов из ТГ-кривых сдвинуто на 10 oС в высо- котемпературную область. Несгораемый остаток в отмытых образцах (рис. 3, а,в,г) составляет 4— 5 %. Для сравнения мы исследовали термическую стабильность образца без стадии растворения ка- тализатора, для которого остаток составляет 27 % (рис. 3, б). По мнению многих исследователей не- горючий остаток представляет собой частички ка- тализатора, закапсулированные в углероде и не- доступные для реагентов, которые используются для его удаления [17]. Максимальное количество УНТ, синтезиро- ванных на пирогенном кремнезeме (рис. 2, а–г), имеет внешний диаметр 18 нм и внутренний диа- метр 6 нм, а минимальное — D=48 нм и d=24 нм. На диаграммах (рис. 2, д) для нанотрубок, полу- ченных на МСМ-41, имеется максимум, отвечаю- щий УНТ с внешним диаметром 25 нм и внутрен- ним диметром 11 нм, а также минимумы при D = 60, 85 и 155 нм, и d = 45, 49, 80 нм. В работе [8] для пиролитического синтеза уг- леродных нанотрубок из метано-водородной сме- си использовали Fe-Mo-катализаторы, нанесeн- ные на SiO2-подложку методом осаждения. Для получения тонких островковых Fe-Mo-плeнок использовали метод высокочастотного диодного распыления. С повышением температуры синтеза от 800 до 1000 oС менялся состав углеродного про- дукта: многослойные УНТ → многослойные (D= =10—20 нм) + однослойные (D=5 нм) УНТ → УНТ, покрытые слоем аморфного углерода. Образование однослойных нанотрубок авто- ры объясняют тем, что с повышением темпера- туры увеличивается скорость диффузии углерода в объеме катализатора, а аморфный углерод обра- зуется из метана, разлагающегося как на стенках реактора, так и на поверхности уже образовав- шихся трубок. Во всех случаях образуется значи- тельное количество аморфного углерода. В рабо- те [18] описан пиролитический синтез УНТ из сме- си ацетилена и аммиака с использованием ката- лизатора Co/SiO2–Pt/Si, приготовленного осажде- нием из раствора. Каталитически активные части- цы кобальта размером 5—6 нм находились в порах SiO2. Были получены нанотрубки, а также в значительном количестве аморфный угле- род. Исследователи в работе [19] получи- ли многослойные углеродные нанотрубки с высокой чистотой и упорядоченной стру- ктурой из смеси C2H6—H2 с использова- нием катализатора Fe(20 %)/SiO2, полу- ченного методом пропитки. В продуктах синтеза обнаружили аморфный углерод. Также были синтезированы [9] катализа- торы NiO—CuO—MoO(7:2:1)/SiO2, NiO— CuO(8:2)/SiO2 и NiO—MoO(8:2)/SiO2. На катализаторе NiO—CuO—MoO/SiO2 бы- ли получены прямые УНТ, Y-образные структуры из нанотрубок (образованные соединением трех УНТ), углеродные на- новолокна (УНВ) и значительное количе- ство аморфного углерода. На двух дру- гих катализаторах были получены УНВ. Таким образом, при использовании SiO2 в качестве носителя катализаторов для синтеза УНТ в настоящей работе и в работах [8, 9, 18, 19] получили продукты пиролиза с различными стру- ктурными характеристиками. Это можно объяс- нить использованием разных металлов в качестве катализаторов (оксидов металлов в работе [9], двух металлов [8], одного металла в настоящей работе и в [8, 9, 13—15, 18, 19]), их различным содержа- нием и методами их нанесения на подложку, а так- же использованием кремнеземов с неодинаковы- ми характеристиками структуры поверхности. Рис. 3. ТГ- и ДТА-кривые УНТ, полученные на катализа- торах Fe/SiO2 пир с различным содержанием железа. 88 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8 Эти факторы и привели к образованию наночас- тиц катализаторов разных размеров. Необходимо отметить, что при использовании SiO2 в настоя- щей работе и в исследованиях [8, 9, 13—15, 18, 19] образовываются углеродсодержащие продук- ты с высоким содержанием аморфного углерода. Широко используется для синтезов УНТ так- же оксид алюминия как носитель катализаторов. Так, в работе [5] для селективного получения од- нослойных нанотрубок из метана авторы исполь- зовали катализатор FeMo/Al2O3. Приготовили ка- тализатор с использованием γ-Al2O3 (Sуд=158 м2/г, Aldrich) и комплексов [Fe(CO)5] и [Mo(CO)6] методом химического осаждения в парах органо- металлических соединений. В продуктах пироли- за были обнаружены однослойные УНТ, углерод- ные нити и небольшое количество пиролитичес- кого углерода. В работе [6] получали сдвоенные и строенные углеродные нанотрубки с одной об- щей инкапсулированной каталитической части- цей из смеси метана, азота и водорода с исполь- зованием Ni/Cu/Al2O3 катализатора, полученно- го золь–гель методом. Диаметры полученных многослойных УНТ составляли 50—150 нм. Угле- родсодержащий продукт, полученный при синтезах с использованием оксида алюминия в качестве носителя, содержал также небольшое количество аморфного углерода. Следует отметить, что количество примеси пи- ролитического углерода в продуктах, полученных на SiO2, больше, чем на Al2O3. MgO в качестве носителя катализаторов был использован в работах [10] — с металлами Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt и [11] — Fe–Ni, при этом получили образцы УНТ с низким содержа- нием аморфного углерода по сравнению с про- дуктами, полученными с использованием оксидов алюминия и кремния. При использовании CaO в качестве носителя [12] для синтеза УНТ на катализаторах Fe/CaO (Fe:CaO=1:10) был получен углеродсодержащий продукт с примесью аморфного углерода в очень маленьком количестве, как и при использовании в качестве носителя оксида магния. Авторы счи- тают, что CaO увеличивает поглощение углекис- лого газа на поверхности катализатора и может ускорить его разложение, а Fe катализирует рост УНТ в процессе реакции. Таким образом, на основании анализа наших и литературных данных можно сделать вывод о том, что в ряду увеличения основности носите- лей-оксидов SiO2<Al2O3<MgO<CaO уменьшается количество образовавшегося пиролитического уг- лерода при синтезе УНТ и легче осуществить очи- стку углеродных нанотрубок. Поэтому использо- вание оксидов с большей основностью может быть одним из способов получения катализаторов для синтеза УНТ с высокой чистотой. Нами синтезированы УНТ пиролизом ацети- лена с использованием катализаторов Fe/SiO2 пир, полученных по разработанной методике пропит- кой пирогенного кремнезема солью железа с пос- ледующим ее термическим разложением. Изучена термическая стабильность синтезированных угле- родных нанотрубок. Значительную разницу в ди- аметрах и количестве полученных нанотрубок на катализаторах с кремнеземными носителями (пи- рогенным и мезопористым типа МСМ-41) можно объяснить неодинаковой структурой поверхности кремнеземов, а также разными механизмами фор- мирования каталитически активных частиц ме- таллов на поверхности подложек в процессе син- теза. При сравнении продуктов реакции катали- тического пиролиза, полученных исследователя- ми с использованием подложек разной природы, выяснено, что в ряду увеличения основности но- сителей-оксидов увеличивается выход УНТ и уме- ньшается образование аморфного углерода, та- ким образом возрастает степень чистоты образо- ванных углеродных нанотрубок. РЕЗЮМЕ. Піролізом ацетилену одержано вуглеце- ві нанотрубки на каталізаторах з використанням як но- сія пірогенного кремнезему (аеросилу А-300). Вивчено морфологію і термічну стабільність синтезованих нано- трубок. Показано вплив природи носіїв каталізаторів на основні характеристики і чистоту вуглецевих нанотру- бок. Із порівняльного аналізу продуктів каталітичного піролізу, одержаних з використанням ряду оксидних но- сіїв, з’ясовано, що в ряду зростання їх основності збіль- шується вихід вуглецевих нанотрубок і зменшується ут- ворення аморфного вуглецю, таким чином зростає сту- пінь чистоти утворених вуглецевих нанотрубок. SUMMARY. Carbon nanotubes obtained by pyrolysis of acetylene on catalysts with use as the supporter silica. The morphology and thermal stability nanotubes are stu- died. Influence of the nature of supporters of catalysts on the morphologic characteristics and purity carbon nano- tubes is shown. A series oxide supporters are compared in the obtaining of the carbon nanotubes. Among increase in their basicity the yield carbon nanotubes increases and formation of amorphous carbon decreases. 1. Раков Э.Г. // Успехи химии. -2007. -76, № 1. -С. 3—26. 2. Раков Э.Г. // Там же. -2001. -70, № 10. -С. 934—973. 3. Seo J.W ., Couteau E, Umek P. et al. // New J. Phys. -2003. -5. -P. 120.1—120.22. ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8 89 4. Бричка С.Я., Котeл Л. Ю., Приходько Г.П . и др. // Журн. прикл. химии. -2006. -79, вып. 8. -С. 1292—1295. 5. Lamouroux E., Serp P., Kihn Y . et al. // Appl. Catal. A: General. -2007. -323. -P. 162—173. 6. He C., Z hao N., Shi C. et al. // Mater. Lett. -2007. -61, № 27. -Р. 4940—4943. 7. Randall L ., W al V ., Thomas M . et al. // Carbon. -2001. -39, № 15. -P. 2277—2289. 8. Володин А .А ., Фурсиков П.В., Касумов Ю.А . и др. // Изв. Акад. наук. Сер. Хим. -2006. -8. -С. 1372—1376. 9. Chai S .-P., Z ein S .H.S., M ohamed A.R. // Solid State Commun. -2006. -140, № 5. -P. 248—250. 10. Ichioka H., Higashi N., Y amada Y . et al. // Diamond Relat. Mater. -2007. -16, № 4–7. -P. 1121—1125. 11. Tsoufis T ., X idas P., Jankovic L . et al. // Ibid. -2007. -16, № 1. -P. 155—160. 12. Xu X., Huang S . // Mater. Lett. -2007. -61, № 21. -Р. 4235—4237. 13. Каток К.В., Тьортих В.А ., Павленко А . М . та ін. // Магістеріум. -2004. -Вип. 16. -С. 75—78. 14. Katok K.V., Tertykh V .A ., Brichka S.Y a. et al. // Mater. Сhem. Phys. -2006. -96. -P. 396—401. 15. Katok K.V., Tertykh V .A ., Brichka S.Y a. et al. // J. Therm. Anal. Calor. -2006. -86. -P. 109—114. 16. Чуйко А .А ., Горлов Ю.И ., Лобанов В.В. Строение и химия поверхности кремнезeма / Под ред. П .П . Горбика. -Киев: Наук. думкa, 2007. 17. M athur R.B., Seth S ., Lal C. et al. // Carbon. -2007. -45. -P. 132—140. 18. Lee S.H., A legaonkar P.S., Lee U.-H. et al. // Diamond Relat. Mater. -2007. -16, № 2. -P. 326—333. 19. Donato M .G., Galvagno S., M essina G. et al. // Ibid. -2007. -16, № 4–7. -P. 1095—1100. Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Поступила 25.09.2007 НАН Украины, Киев УДК 54-165 Е.В. Зиновик ТЕРМОДИНАМИКА И СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ Fe3O4—Mn3O4—Co3O4 Впервые установлена закономерность — отношение энтальпии образования ∆H298 o шпинельных соединений и твердых растворов из элементов к сумме ∆H298 o исходных оксидов с учетом стехиометрических коэффици- ентов в пределах системы Fe—Mn—Co—O постоянно и равно 1.0266 ± 0.008, которая позволяет прогнози- ровать ионный состав и ∆H298 o оксидов. В частности, для нестабильного оксида Со2О3 найденное значе- ние ∆H298 o составляет –609.1 кДж/моль. С помощью предложенного метода проведен физико-химический ана- лиз твердых растворов системы Fe3O4—Co3O4—Mn3O4 и впервые описаны зависимости параметра решет- ки, магнитного момента и точка Кюри от состава в пределах всей концентрационной области, которые согласуются с экспериментом. Шпинельные твердые растворы, содержащие металлы с переменной валентностью, благодаря специфической способности формировать свою структуру при различных валентных комбинациях металлов с одновременным участием от двух до не- скольких десятков химических элементов, облада- ют широким изоморфизмом и свойством саморегу- ляции в отношении фазовой однородности и стехио- метрии при неконтролируемых отклонениях от за- данного состава, неизбежных в производстве [1]. Это позволяет создавать на их основе функциональные материалы с высокими технико-экономическими по- казателями [1—3]. Однако реализации их потенци- альной возможности удовлетворить запросы многих областей техники препятствует недостаточная изу- ченность многокомпонентных шпинелей, в том чис- ле и системы Fe3O4—Co3O4—Mn3O4. Имеющиеся в литературе сведения, как правило, ограничены бинарными системами по причине резкого уве- личения трудоемкости экспериментальных иссле- дований при усложнении состава. Поэтому акту- альны полуэмпирические методы исследования, позволяющие прогнозировать свойства твердых растворов. В работе [4] нами впервые предложен такой метод, базирующийся на справочных тер- модинамических характеристиках оксидов. Одна- ко отсутствие данных для некоторых оксидов, на- пример энтальпии образования ∆H 298 o нестабиль- ного оксида Со2О3, ограничивает использование указанного метода [5]. Цель работы — создание способа расчета ∆H 298 o нестабильного оксидa Со2О3 и проверка © Е.В. Зиновик , 2008 90 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2008. Т. 74, № 8
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15901
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0041–6045
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:08:31Z
publishDate	2008
publisher	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
record_format	dspace
spelling	Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Приходько, Г.П. Бричка, А.В. 2011-02-02T13:57:40Z 2011-02-02T13:57:40Z 2008 Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Г.П. Приходько, А.В. Бричка // Украинский химический журнал. — 2008. — Т. 74, № 8. — С. 85-90. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15901 541.16 Пиролизом ацетилена получены углеродные нанотрубки на катализаторах с использованием в качестве носителя пирогенного кремнезема. Изучена морфология и термическая стабильность синтезированных нанотрубок. Показано влияние природы носителей катализаторов на морфологические характеристики и чистоту углеродных нанотрубок. По данным сравнительного анализа продуктов каталитического пиролиза, полученных с использованием серии оксидных носителей, определено, что в ряду возрастания их основности увеличивается выход углеродных нанотрубок и уменьшается образование аморфного углерода. Піролізом ацетилену одержано вуглецеві нанотрубки на каталізаторах з використанням як носія пірогенного кремнезему (аеросилу А-300). Вивчено морфологію і термічну стабільність синтезованих нано-трубок. Показано вплив природи носіїв каталізаторів на основні характеристики і чистоту вуглецевих нанотрубок. Із порівняльного аналізу продуктів каталітичного піролізу, одержаних з використанням ряду оксидних носіїв, з’ясовано, що в ряду зростання їх основності збільшується вихід вуглецевих нанотрубок і зменшується утворення аморфного вуглецю, таким чином зростає ступінь чистоти утворених вуглецевих нанотрубок. Carbon nanotubes obtained by pyrolysis of acetylene on catalysts with use as the supporter silica. The morphology and thermal stability nanotubes are studied. Influence of the nature of supporters of catalysts on the morphologic characteristics and purity carbon nanotubes is shown. A series oxide supporters are compared in the obtaining of the carbon nanotubes. Among increase in their basicity the yield carbon nanotubes increases and formation of amorphous carbon decreases. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Неорганическая и физическая химия Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок Article published earlier
spellingShingle	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Приходько, Г.П. Бричка, А.В. Неорганическая и физическая химия
title	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
title_full	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
title_fullStr	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
title_full_unstemmed	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
title_short	Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
title_sort	влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок
topic	Неорганическая и физическая химия
topic_facet	Неорганическая и физическая химия
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15901
work_keys_str_mv	AT bričkasâ vliânieprirodypoverhnostikremnezemnyhnositeleikatalizatorovnasintezuglerodnyhnanotrubok AT kotellû vliânieprirodypoverhnostikremnezemnyhnositeleikatalizatorovnasintezuglerodnyhnanotrubok AT prihodʹkogp vliânieprirodypoverhnostikremnezemnyhnositeleikatalizatorovnasintezuglerodnyhnanotrubok AT bričkaav vliânieprirodypoverhnostikremnezemnyhnositeleikatalizatorovnasintezuglerodnyhnanotrubok

Влияние природы поверхности кремнезeмных носителей катализаторов на синтез углеродных нанотрубок

Репозитарії

Схожі ресурси