Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов
Полученные результаты показывают, что при механоактивации фуллеритов происходят два процесса – аморфизация (при малых скоростях размола) с образованием наноразмерной фуллереноподобной аморфной фазы и графитизация (при больших скоростях размола) с образованием кристаллической графитоподобной фазы при...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72782 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов / В.П. Глазков, С.С. Агафонов, И.Ф. Кокин, В.А. Соменков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 439-444. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860113014246604800 |
|---|---|
| author | Глазков, В.П. Агафонов, С.С. Кокин, И.Ф. Соменков, В.А. |
| author_facet | Глазков, В.П. Агафонов, С.С. Кокин, И.Ф. Соменков, В.А. |
| citation_txt | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов / В.П. Глазков, С.С. Агафонов, И.Ф. Кокин, В.А. Соменков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 439-444. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | Полученные результаты показывают, что при механоактивации фуллеритов происходят два процесса – аморфизация (при малых скоростях размола) с образованием наноразмерной фуллереноподобной аморфной фазы и графитизация (при больших скоростях размола) с образованием кристаллической графитоподобной фазы при механоактивации на воздухе и аморфной графитоподобной фазы при механоактивации в инертной атмосфере. Отжиг чистых аморфных фуллеритов С₆₀ и их смесей с С₇₀ также сопровождается двумя процессами: возвратом в кристаллическую фазу при низких температурах отжига и полиаморфным переходом с образованием алмазоподобной аморфной фазы при высоких (> 600°С) температурах отжига.
Одержані результати показують, що при механоактивації фуллеритів відбуваються два процеси – аморфізація (при малих швидкостях розмелу) з утворенням нанорозмірної фуллереноподібної аморфної фази та графітизація (при більших швидкостях розмелу) з утворенням кристалічної графітоподібної фази при механоактивації на повітрі й аморфної графітоподібної фази при механоактивації в інертній атмосфері. Відпал чистих аморфних фуллеритів C₆₀ і їх сумішей із C₇₀ також супроводжується двома процесами: поверненням у кристалічну фазу при низьких температурах відпалу та поліаморфним переходом з утворенням діямантоподібної аморфної фази при високих (> 600°С) температурах відпалу.
As shown, there are two processes during mechanoactivation of fullerites: first, amorphization (at low milling rates) with formation of a nanoscale fullerene-like amorphous phase, and second, graphitization (at high milling rates) with formation of crystalline graphite-like phase (at mechanoactivation in air) and amorphous graphite-like phase (at mechanoactivation in inert atmosphere). Annealing of pure amorphous C₆₀ fullerites and their mixtures with C₇₀ is also accompanied by two processes: first, by return to the crystalline phase at low annealing temperature, and second, by polyamorphous transition with formation of a diamond-like amorphous phase at high annealing temperatures (> 600°С).
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:34:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
439
PACS numbers: 61.05.fm, 61.43.Er, 61.48.-c, 62.25.De, 64.70.Nd, 81.05.ub, 81.05.uf
Нейтронодифракционные исследования
механоактивированных фуллеренов
В. П. Глазков, С. С. Агафонов, И. Ф. Кокин, В. А. Соменков
РНЦ «Курчатовский институт»,
пл. Академика Курчатова, 1,
123182 Москва, Россия
Полученные результаты показывают, что при механоактивации фуллери-
тов происходят два процесса – аморфизация (при малых скоростях размо-
ла) с образованием наноразмерной фуллереноподобной аморфной фазы и
графитизация (при больших скоростях размола) с образованием кристалли-
ческой графитоподобной фазы при механоактивации на воздухе и аморфной
графитоподобной фазы при механоактивации в инертной атмосфере. Отжиг
чистых аморфных фуллеритов С60 и их смесей с С70 также сопровождается
двумя процессами: возвратом в кристаллическую фазу при низких темпера-
турах отжига и полиаморфным переходом с образованием алмазоподобной
аморфной фазы при высоких (> 600°С) температурах отжига.
Одержані результати показують, що при механоактивації фуллеритів від-
буваються два процеси – аморфізація (при малих швидкостях розмелу) з
утворенням нанорозмірної фуллереноподібної аморфної фази та графітиза-
ція (при більших швидкостях розмелу) з утворенням кристалічної графіто-
подібної фази при механоактивації на повітрі й аморфної графітоподібної
фази при механоактивації в інертній атмосфері. Відпал чистих аморфних
фуллеритів C60 і їх сумішей із C70 також супроводжується двома процесами:
поверненням у кристалічну фазу при низьких температурах відпалу та по-
ліаморфним переходом з утворенням діямантоподібної аморфної фази при
високих (> 600°С) температурах відпалу.
As shown, there are two processes during mechanoactivation of fullerites: first,
amorphization (at low milling rates) with formation of a nanoscale fullerene-like
amorphous phase, and second, graphitization (at high milling rates) with forma-
tion of crystalline graphite-like phase (at mechanoactivation in air) and amor-
phous graphite-like phase (at mechanoactivation in inert atmosphere). Annealing
of pure amorphous C60 fullerites and their mixtures with C70 is also accompanied by
two processes: first, by return to the crystalline phase at low annealing tempera-
ture, and second, by polyamorphous transition with formation of a diamond-like
amorphous phase at high annealing temperatures (> 600°С).
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2010, т. 8, № 2, сс. 439—444
© 2010 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
440 В. П. ГЛАЗКОВ, С. С. АГАФОНОВ, И. Ф. КОКИН, В. А. СОМЕНКОВ
Ключевые слова: дифракция нейтронов, механоактивация, фуллерены,
фазовые переходы.
(Получено 15 апреля 2010 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Механоактивация является одним из наиболее простых и распро-
страненных методов получения частиц вещества малого размера и
сопровождается структурными изменениями и фазовыми превра-
щениями, зависящими от параметров процесса [1].
В данной работе мы попытались с помощью дифракции нейтрон-
ного и синхротронного излучения выяснить, какие структурные
изменения происходят в исходных кристаллических образцах С60 и
смесей С60—С70 при механоактивации в различных атмосферах и при
разных скоростях измельчения.
2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ
Исходные образцы фуллеренов С60 чистотой 99,5 масс.% производ-
ства «НеоТекПродакт» были получены высокотемпературной обра-
боткой графита с последующим выделением с помощью органиче-
ских растворителей и дальнейшим хроматографическим разделе-
нием. Примесный состав этих образцов был определен методом ис-
кровой масс-спектрометрии в аналитико-сертификационном цен-
тре Гиредмета по большинству элементов Периодической системы,
и было установлено, что основными примесями являются примеси
серы (0,09%), алюминия (0,0006%) и кремния (0,0008%).
Механоактивацию проводили в шаровых мельницах с агатовыми
шарами Fritsch и Pulevrisette 6 на воздухе и в инертной атмосфере
(Не) при скоростях размола до 500 об/мин с навесками около 1—2 г в
течение длительного времени (до 120 часов). Нейтронограммы снима-
ли на нейтронном дифрактометре ДИСК [2] на реакторе ИР-8 в РНЦ
КИ. Длина волны монохроматических нейтронов составляла 1,562 Å.
Рентгенограммы получали на станции «Медиана» в Курчатовском
центре синхротронного излучения [3]. Длина волны монохроматиче-
ского излучения составляла 0,56 Å. Нейтронограммы исходных кри-
сталлических образцов соответствовали ГЦК-решетке с периодом
а = 14,16 Å и обеспечивали хорошее (RБ лучше 4%) согласие экспери-
ментальных и расчетных интенсивностей (рис. 1).
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
По мере увеличения времени размола на воздухе при скоростях ме-
нее 100 об/мин дифракционные пики уширяются, перекрываются
НЕЙТРОНОДИФРАКЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ 441
(рис. 1) и после примерно 50 часов возникает дифракционная кар-
тина, характерная для аморфной (мелкокристаллической) струк-
туры с размерами частиц около 20 Å, которая при дальнейшем уве-
личении времени размола не изменяется. Аналогичная ситуация
имеет место и при механоактивации в инертной атмосфере (рис. 2).
Полученная картина содержит широкие гало на месте дифрак-
ционных пиков кристаллического фуллерита, соответствующих
Рис. 1. Аморфизация фуллеритов при низкоскоростном размоле C60: 1 –
исходный кристаллический С60; 2 – 24 часа размола; 3 – 48 часов размола.
Рис. 2. Аморфизация фуллерита С60 на воздухе (1) и в инертной среде – в
гелии (2).
442 В. П. ГЛАЗКОВ, С. С. АГАФОНОВ, И. Ф. КОКИН, В. А. СОМЕНКОВ
как внутри, так и межмолекулярным расстояниям, и может быть
описана как аморфная (наноразмерная) фаза фуллерита.
Иная картина возникает при больших скоростях механоактива-
ции (500 об/мин). После 50 часов размола на воздухе на нейтронной
дифракционной картине (рис. 3) появляются несколько уширенные
дифракционные линии, большинство из которых соответствует от-
ражениям графита, однако, в отличие от обычного графита, имеют
место дополнительные отражения, которые могут быть проиндици-
рованы в ячейке, удвоенной по периоду а (табл.). Такая ячейка ха-
рактерна для интеркалатов щелочных металлов, а в нашем случае
Рис. 3. Нейтронограмма графитоподобной фазы после высокоскоростной
механоактивации: 1 – графитоподобная фаза; 2 – графит.
ТАБЛИЦА.
d
Графит Графитоподобная фаза
(a = 2aграфит)
d hkl d hkl
4,28 – – 4,27 100
3,365 3,38 002 3,365 002
2,46 – – 2,464 110
2,255 – – 2,23 003, 111
2,134 2,12 100 2,134 200
2,01 2,04 101 2,01 201
1,83 – – 1,79 202
1,68 1,69 004 1,68 004
1,38 – – 1,39 301
НЕЙТРОНОДИФРАКЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ 443
связана, возможно, с поглощение легких атомов кислорода и азота
[4]. С увеличением времени размола к пикам кристаллической гра-
фитоподобной фазы добавляются широкие гало аморфного графита.
Механоактивация фуллеритов при больших скоростях размола в
инертной атмосфере (гелии) приводит к образованию графитопо-
добной аморфной фазы (рис. 4).
По мере увеличения температуры отжига дифракционная карти-
на изменяется (рис. 5), исходные фуллеренные гало сужаются, по-
степенно возвращаясь к картине, характерной для исходной кри-
сталлической фазы. Однако при дальнейшем повышении темпера-
туры отжига первые фуллеренные гало, соответствующие межмо-
лекулярным расстояниям, уменьшаются и исчезают, в то время как
гало при больших углах рассеяния остаются неизменными или да-
же возрастают. Сопоставление этой картины с данными для других
аморфных модификаций углерода (аморфного графита, облученно-
го алмаза и наноалмазов) (рис. 5) показывает, что положения гало
высокотемпературной фазы совпадают с таковыми для наноалмаза,
но они более размыты, что соответствует меньшим размерам час-
тиц. Из полученных результатов следует, что в отличие от кристал-
лических в аморфных фуллеренах при Т > 900°С имеет место поли-
аморфный переход из молекулярной (фуллереноподобной) фазы в
атомарную (алмазоподобную) [5]. Аналогичная ситуация и в смесях
С60—С70, с той лишь разницей, что в этом случае температура пере-
хода несколько выше (на 50—100°) по сравнению с чистым С60.
Полученные результаты показывают, что при механоактивации
фуллеритов происходят два процесса – аморфизация (при малых
Рис. 4. Графитизация при высокой скорости механоактивации: 1 – гра-
фитный интеркалат после размола фуллерита на воздухе; 2 – аморфный
графит после размола фуллерита в гелии.
444 В. П. ГЛАЗКОВ, С. С. АГАФОНОВ, И. Ф. КОКИН, В. А. СОМЕНКОВ
скоростях размола) с образованием наноразмерной фуллеренопо-
добной аморфной фазы и графитизация (при больших скоростях
размола) с образованием кристаллической графитоподобной фазы
при механоактивации на воздухе и аморфной графитоподобной фа-
зы при механоактивации в инертной атмосфере. Отжиг чистых
аморфных фуллеритов С60 и их смесей с С70 также сопровождается
двумя процессами: возвратом в кристаллическую фазу при низких
температурах отжига и полиаморфным переходом с образованием
алмазоподобной аморфной фазы при высоких (> 600°С) температу-
рах отжига. Этот переход имеет место для образцов, полученных
при механоактивации как на воздухе, так и в инертной атмосфере.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 09-02-00464а).
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. В. В. Болдырев, Экспериментальные методы в механохимии твердых
неорганических веществ (Новосибирск: Наука: 1983).
2. V. P. Glazkov, I. V. Naumov, S. Sh. Shilshtein, and V. A. Somenkov, Nu-
clear Instruments and Methods in Physics Research A, 264: 367 (1988).
3. V. L. Aksenov, V. P. Glazkov, S. E. Kichanov, D. K. Pogoreliy et al., Nu-
clear Instruments and Methods in Physics Research A, 575, Nos. 1—2: 266
(2007).
4. A. R. Ubbelohde and F. A. Lyuis, Graphite and Its Crystal Compounds (Mos-
cow: Mir: 1965).
5. С. С. Агафонов, В. П. Глазков, Ш. Ф. Кокин, В. А. Соменков, Физика
твердого тела, 52, вып. 6: 1245 (2010).
Рис. 5. Отжиг аморфного фуллерита С60.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-72782 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:34:55Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Глазков, В.П. Агафонов, С.С. Кокин, И.Ф. Соменков, В.А. 2014-12-30T08:40:23Z 2014-12-30T08:40:23Z 2010 Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов / В.П. Глазков, С.С. Агафонов, И.Ф. Кокин, В.А. Соменков // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2010. — Т. 8, № 2. — С. 439-444. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 61.05.fm, 61.43.Er, 61.48.-c, 62.25.De, 64.70.Nd, 81.05.ub, 81.05.uf https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72782 Полученные результаты показывают, что при механоактивации фуллеритов происходят два процесса – аморфизация (при малых скоростях размола) с образованием наноразмерной фуллереноподобной аморфной фазы и графитизация (при больших скоростях размола) с образованием кристаллической графитоподобной фазы при механоактивации на воздухе и аморфной графитоподобной фазы при механоактивации в инертной атмосфере. Отжиг чистых аморфных фуллеритов С₆₀ и их смесей с С₇₀ также сопровождается двумя процессами: возвратом в кристаллическую фазу при низких температурах отжига и полиаморфным переходом с образованием алмазоподобной аморфной фазы при высоких (> 600°С) температурах отжига. Одержані результати показують, що при механоактивації фуллеритів відбуваються два процеси – аморфізація (при малих швидкостях розмелу) з утворенням нанорозмірної фуллереноподібної аморфної фази та графітизація (при більших швидкостях розмелу) з утворенням кристалічної графітоподібної фази при механоактивації на повітрі й аморфної графітоподібної фази при механоактивації в інертній атмосфері. Відпал чистих аморфних фуллеритів C₆₀ і їх сумішей із C₇₀ також супроводжується двома процесами: поверненням у кристалічну фазу при низьких температурах відпалу та поліаморфним переходом з утворенням діямантоподібної аморфної фази при високих (> 600°С) температурах відпалу. As shown, there are two processes during mechanoactivation of fullerites: first, amorphization (at low milling rates) with formation of a nanoscale fullerene-like amorphous phase, and second, graphitization (at high milling rates) with formation of crystalline graphite-like phase (at mechanoactivation in air) and amorphous graphite-like phase (at mechanoactivation in inert atmosphere). Annealing of pure amorphous C₆₀ fullerites and their mixtures with C₇₀ is also accompanied by two processes: first, by return to the crystalline phase at low annealing temperature, and second, by polyamorphous transition with formation of a diamond-like amorphous phase at high annealing temperatures (> 600°С). Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 09-02-00464а). ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов Article published earlier |
| spellingShingle | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов Глазков, В.П. Агафонов, С.С. Кокин, И.Ф. Соменков, В.А. |
| title | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| title_full | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| title_fullStr | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| title_full_unstemmed | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| title_short | Нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| title_sort | нейтронодифракционные исследования механоактивированных фуллеренов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/72782 |
| work_keys_str_mv | AT glazkovvp neitronodifrakcionnyeissledovaniâmehanoaktivirovannyhfullerenov AT agafonovss neitronodifrakcionnyeissledovaniâmehanoaktivirovannyhfullerenov AT kokinif neitronodifrakcionnyeissledovaniâmehanoaktivirovannyhfullerenov AT somenkovva neitronodifrakcionnyeissledovaniâmehanoaktivirovannyhfullerenov |