Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок
Physical and mechanical properties of carbon nanotube (CNT) powders depend on the method of their synthesis and chemical refinement. In order to create new composite materials that contain CNT powders as a filler, it is necessary to achieve functionalization of powder surface.Functionalization of MW...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/521 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543912229863424 |
|---|---|
| author | Oliinyk, N. O. Ilnytska, G. D. Bazaliy, G. A. Zaitseva, I. M. Marinich, M. A. Sizonenko, O. M. Torpakov, A. S. |
| author_facet | Oliinyk, N. O. Ilnytska, G. D. Bazaliy, G. A. Zaitseva, I. M. Marinich, M. A. Sizonenko, O. M. Torpakov, A. S. |
| author_sort | Oliinyk, N. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:05Z |
| description | Physical and mechanical properties of carbon nanotube (CNT) powders depend on the method of their synthesis and chemical refinement. In order to create new composite materials that contain CNT powders as a filler, it is necessary to achieve functionalization of powder surface.Functionalization of MWCNT-A brand CNT powder surface using pulse processing by high voltage electric discharges (HVED) in liquid leads to changes in distribution of its particles by size, a decrease in amorphous carbon content and in powder thermostability. Sedimentation separation of powder after HVED processing leads to formation of powder in three size ranges (0.118–0.139, 2.639–20.895 and 2.44–33.701 µm). Thermochemical modification of CNT powders leads to an increase in specific surface area, total volume of pores and micropores, their mean radii, a decrease in impurities content, changes in distribution of its particles by size, a decrease in amorphous carbon content and in powder thermostability. Electrochemical reconstruction of the surface of specimens of initial MWCNT-A brand CNT powder allows decreasing impurities content, free energy of surface saturation by water vapor, specific magnetic susceptibility, electrokinetic potential as well as increasing specific surface area, pores total volume and hydrogen adsorption.Consecutive application of these methods leads to a decrease in impurities content in MWCNT-A brand CNT powder and to changes of its physical and chemical characteristics. Mass share of impurities decreases 3.7 times, mass share of soluble impurities decreases 7 times, specific magnetic susceptibility increases 5.2 times, electrokinetic potential increases 7.8 times. Specific electric resistivity increases 1.3 times, which leads to changes of adsorption and structural characteristics of powder: specific surface area increases 1.4 times and free energy of surface saturation by water vapor decreases by 11.9 %, which means that surface becomes more hydrophobic. As a result of such changes, rate of hydrogen adsorption on powders surface increases by 46 % and the current density at the potential of –0.6 V increases by 50 %. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:48Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-521 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:04Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5212022-06-29T10:03:05Z Special features for functionalization of carbon nanotubes nanopowders Особенности функционализации нанопорошков углеродных нанотрубок Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок Oliinyk, N. O. Ilnytska, G. D. Bazaliy, G. A. Zaitseva, I. M. Marinich, M. A. Sizonenko, O. M. Torpakov, A. S. carbon nanotube powders powder modification physicochemical characteristics порошки вуглецевих нанотрубок модифікування порошку фізико-хімічні характеристики порошки углеродных нанотрубок модифицирование порошка физико-химические характеристики Physical and mechanical properties of carbon nanotube (CNT) powders depend on the method of their synthesis and chemical refinement. In order to create new composite materials that contain CNT powders as a filler, it is necessary to achieve functionalization of powder surface.Functionalization of MWCNT-A brand CNT powder surface using pulse processing by high voltage electric discharges (HVED) in liquid leads to changes in distribution of its particles by size, a decrease in amorphous carbon content and in powder thermostability. Sedimentation separation of powder after HVED processing leads to formation of powder in three size ranges (0.118–0.139, 2.639–20.895 and 2.44–33.701 µm). Thermochemical modification of CNT powders leads to an increase in specific surface area, total volume of pores and micropores, their mean radii, a decrease in impurities content, changes in distribution of its particles by size, a decrease in amorphous carbon content and in powder thermostability. Electrochemical reconstruction of the surface of specimens of initial MWCNT-A brand CNT powder allows decreasing impurities content, free energy of surface saturation by water vapor, specific magnetic susceptibility, electrokinetic potential as well as increasing specific surface area, pores total volume and hydrogen adsorption.Consecutive application of these methods leads to a decrease in impurities content in MWCNT-A brand CNT powder and to changes of its physical and chemical characteristics. Mass share of impurities decreases 3.7 times, mass share of soluble impurities decreases 7 times, specific magnetic susceptibility increases 5.2 times, electrokinetic potential increases 7.8 times. Specific electric resistivity increases 1.3 times, which leads to changes of adsorption and structural characteristics of powder: specific surface area increases 1.4 times and free energy of surface saturation by water vapor decreases by 11.9 %, which means that surface becomes more hydrophobic. As a result of such changes, rate of hydrogen adsorption on powders surface increases by 46 % and the current density at the potential of –0.6 V increases by 50 %. Физические и физико-химические свойства порошков углеродных нанотрубок (УНТ) зависят от способа синтеза и химической очистки. Для создания новых композиционных материалов, в состав которых входят порошки УНТ в качестве наполнителей, необходима функционализация поверхности порошков.Выполнение функционализации поверхности порошков УНТ марки МУНТ-А с применением импульсной обработки высоковольтными электрическими разрядами (ВЭР) в жидкости, приводит к изменению распределения частиц порошка по размерам, уменьшению содержания аморфного углерода, снижению термостойкости порошка. Седиментационное разделение порошка после ВЭР обработки приводит к образованию порошка трех диапазонов размеров (0.118?0.139, 2.639?20.895, 2.44?33.701 мкм). Термохимическое модифицирование порошка УНТ приводит к увеличению удельной площади поверхности, суммарного объема пор, микропор, их среднего радиуса, снижению содержания примесей, к изменению распределения частиц порошка по размерам, уменьшению содержания аморфного углерода, снижению термостойкости порошка. Электрохимическая реконструкция поверхности образца исходного порошка марки МУНТ-А позволяет снизить содержание примесей, свободную энергию насыщения поверхности парами води, удельную магнитную восприимчивость, электрокинетический потенциал; повысить удельную площадь поверхности, объем пор, адсорбцию водорода.Последовательное применение этих методов способствует очищению от примесей и изменению физико-химических характеристик образца исходного порошка марки МУНТ-А. Уменьшается массовая доля примесей в 3.7 раза, массовая доля растворимых примесей в 7 раз, удельная магнитная восприимчивость в 5.2 раза, электрокинетический потенциал в 7.8 раза. Происходит возрастание удельного электросопротивления в 1.3 раза, что приводит к изменению адсорбционно-структурных характеристик порошка: удельная площадь поверхности порошка возрастает в 1.4 раза, свободная энергия насыщения поверхности парами воды снижается на 11.9 %, то есть поверхность становится более гидрофобной. В результате чего происходит возрастание скорости адсорбции водовода на поверхности порошка на 46 % и возрастание плотности тока на 50 % при потенциале –0.6 В. Фізичні і фізико-хімічні властивості порошків вуглецевих нанотрубок (ВНТ) залежать від способу синтезу і хімічного очищення. Для створення нових композиційних матеріалів, до складу яких входять порошки УНТ як наповнювачі, необхідна функціоналізація поверхні порошків. Виконання функціоналіації поверхні порошків ВНТ марки МУНТ-А із застосуванням імпульсної обробки високовольтними електричними розрядами (ВЕР) в рідині призводить до зміни розподілу часток порошку за розмірами, зменшення вмісту аморфного вуглецю, зниження термостійкості порошку. Седиментаційний поділ порошку після ВЕР обробки призводить до утворення порошку трьох діапазонів розмірів (0.118–0.139, 2.639–20.895, 2.44–33.701 мкм). Термохімічне модифікування порошку ВНТ призводить до збільшення питомої площі поверхні, сумарного об’єму пор, мікропор, їхнього середнього радіусу, зниження вмісту домішок, до зміни розподілу частинок порошку за розмірами, зменшення вмісту аморфного вуглецю, зниження термостійкості порошку. Електрохімічна реконструкція поверхні зразка вихідного порошку марки МУНТ-А призводить до зниження вмісту домішок, вільної енергії насичення поверхні парами води, питомої магнітної сприйнятливості, електрокінетичного потенціалу; зростанню питомої площі поверхні, об’єму пор, адсорбції водню.Послідовне застосування цих методів сприяє очищенню від домішок і зміні фізико-хімічних характеристик зразка вихідного порошку марки МУНТ-А. Зменшується масова частка домішок в 3.7 рази, масова частка розчинних домішок в 7 разів, питома магнітна сприйнятливість в 5.2 рази, електрокінетичний потенціал в 7.8 рази. Відбувається зростання питомого електроопору в 1.3 рази, що призводить до зміни адсорбційно-структурних характеристик порошку: питома площа поверхні порошку зростає в 1.4 рази, вільна енергія насичення поверхні парами води знижується на 11.9 %, тобто поверхня стає більш гідрофобною. В результаті відбувається зростання швидкості адсорбції водню на поверхні порошку на 46 % і зростання густини струму на 50 % при потенціалі –0.6 В. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-11-26 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/521 10.15407/hftp10.04.367 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 4 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 367-376 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 4 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 367-376 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 4 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 367-376 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/521/524 Copyright (c) 2019 N. O. Oliinyk, G. D. Ilnytska, G. A. Bazaliy, I. M. Zaitseva, M. A. Marinich, O. M. Sizonenko, A. S. Torpakov |
| spellingShingle | порошки вуглецевих нанотрубок модифікування порошку фізико-хімічні характеристики Oliinyk, N. O. Ilnytska, G. D. Bazaliy, G. A. Zaitseva, I. M. Marinich, M. A. Sizonenko, O. M. Torpakov, A. S. Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title | Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title_alt | Special features for functionalization of carbon nanotubes nanopowders Особенности функционализации нанопорошков углеродных нанотрубок |
| title_full | Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title_fullStr | Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title_full_unstemmed | Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title_short | Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| title_sort | особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок |
| topic | порошки вуглецевих нанотрубок модифікування порошку фізико-хімічні характеристики |
| topic_facet | carbon nanotube powders powder modification physicochemical characteristics порошки вуглецевих нанотрубок модифікування порошку фізико-хімічні характеристики порошки углеродных нанотрубок модифицирование порошка физико-химические характеристики |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/521 |
| work_keys_str_mv | AT oliinykno specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT ilnytskagd specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT bazaliyga specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT zaitsevaim specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT marinichma specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT sizonenkoom specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT torpakovas specialfeaturesforfunctionalizationofcarbonnanotubesnanopowders AT oliinykno osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT ilnytskagd osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT bazaliyga osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT zaitsevaim osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT marinichma osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT sizonenkoom osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT torpakovas osobennostifunkcionalizaciinanoporoškovuglerodnyhnanotrubok AT oliinykno osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT ilnytskagd osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT bazaliyga osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT zaitsevaim osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT marinichma osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT sizonenkoom osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok AT torpakovas osoblivostífunkcíonalízacíínanoporoškívvuglecevihnanotrubok |