СТРУКТУРА И МОРФОЛОГИЯ УНТ ПОЛУЧЕННЫХ НА НАНОПОРОШКАХ Fe В РЕЖИМЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ХОГФ

Г. Партизан; Б.З. Мансуров; Б.С. Медянова; А.Б. Кошанова; М.Е. Мансурова; Б.А. Алиев; Xin Jiang

Авторы

Г. Партизан Институт проблем горения, 050012, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан; Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, 050040, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
Б.З. Мансуров Институт проблем горения, 050012, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан
Б.С. Медянова Институт проблем горения, 050012, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан; Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, 050040, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
А.Б. Кошанова Институт проблем горения, 050012, ул. Богенбай батыра, 172, Алматы, Казахстан; Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, 050040, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
М.Е. Мансурова Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, 050040, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
Б.А. Алиев Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби, 050040, пр. аль-Фараби, 71, Алматы, Казахстан
Xin Jiang Institute of Materials Engineering, University of Siegen, Paul-Bonatz-Straße 9-11, 57076, Siegen, Germany

Ключевые слова:

термическое химическое осаждение,, углеродные наноструктуры,, нано- порошок железа,, низкотемпературный синтез,, углеродные нанотрубки

Аннотация

В статье представлены результаты экспериментов по синтезу углеродных наноструктур методом термического химического осаждения из газовой фазы с использованием нанопорошков железа, полученных методом электрического взрыва проводников в качестве катализаторов. В ходе проведённых экспериментов были определены технологические параметры, оптимальные для низкотемпературного роста углеродных нанотрубок. Результаты спектроскопии комбинационного рассеяния света и рентгеноструктурного анализа показали, что наиболее высокой кристалличностью обладают образцы, выращенные при температурах значительно ниже обычно применяемых. СЭМ исследования в режиме съёмки SE2 и результаты просвечивающей электронной микроскопии указывают на то, что синтезированные структуры являются многостенными углеродными нанотрубками с кластерами металла внутри канала трубки. Впервые были найдены экспериментальные режимы низкотемпературного ХОГФ углеродных нанотрубок с использованием в качестве катализатора нанопорошков железа.

Библиографические ссылки

(1) Iijima, S., & Ichihashi, T. (1993). Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. Nature, 363, 603–605.

(2) Радушкевич, Л. В., & Лукьянович, В. М. (1952). O структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте. Журнал физической химии, 26, 88–95.

(3) Krueger, A. (2010). Carbon Materials and Nanotechnology. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 475 p.

(4) Merchan-Merchan, W., Saveliev, A. V., Kennedy, L., & Jimenez, W. C. (2010). Combustion synthesis of carbon nanotubes and related nanostructures. Progress in Energy and Combustion Science, 36, 696–727.

(5) Сабитов, С., Кошанова, А., Медянова, Б. С., Партизан, Г., & Мансуров, Б. З. (2015). Синтез углеродных наноструктур на никелевых пленках методом кислородно-ацетиленовой горелки. Горение и плазмохимия, 13(1), 47–52.

(6) Szabó, A., Perri, C., Csató, A., Giordano, G., Vuono, D., & Nagy, J. B. (2010). Synthesis Methods of Carbon Nanotubes and Related Materials. Materials, 3, 3092–3140.

(7) Seo, J. W., Magrez, A., Milas, M., Lee, K., Lukovac, V., & Forro, L. (2007). Catalytically grown carbon nanotubes: From synthesis to toxicity. J. Phys. D: Appl. Phys., 40, 10–120.

(8) Purohit, R., et al. (2014). Procedia Materials Science, 6, 716–728.

(9) Буранова, Ю. С. (2011). Физика, электроника, нанотехнологии. Труды МФТИ, 3(3), 30–41.

(10) Лернер, М. И., Сваровская, Н. В., Псахье, С. Г., & Бакина, О. В. (2009). Технология получения, характеристики и некоторые области применения электровзрывных нанопорошков металлов. Российские нанотехнологии, 4(11-12), 56–68.

(11) Pakdee, U., Srabua, S., Phongphala, A., & Pawong, C. (2015). Effects of Catalyst on Carbon Nanotubes Synthesized by Thermal Chemical Vapor Deposition Method. Applied Mechanics and Materials, 804, 47–50.

(12) Rashid, H. U., Yu, K., Umar, M. N., Anjum, M. N., Khan, K., Ahmad, N., & Jan, M. T. (2015). Catalyst role in chemical vapor deposition (CVD) process: a review. Rev. Adv. Mater. Sci., 40, 235–248.

(13) Лернер, М. И. (2007). Электровзрывные нанопорошки неорганических материалов: технология производства, характеристики, области применения: дис. …док. тех. наук: 01.04.07. – Томск: 325 с.

(14) Ильин, А. П. (2003). Развитие электровзрывной технологии получения нанопорошков в НИИ высоких напряжений при Томском политехническом университете. Известия ТПУ, 306(1), 133–139.

(15) Партизан, Г., Мансуров, Б. З., Медянова, Б. С., & Кошанова, А. Б. (2016). Исследование электровзрывных нанопорошков никеля. Горение и плазмохимия, 14(1). В печати.

(16) Partizan, G., Mansurov, B. Z., Medyanova, B. S., Aliev, B. A., & Jiang, X. (2015). Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 88, 1151–1158.

(17) Partizan, G., Yao, M., Mansurov, B. Z., Medyanova, B. S., Xin, J., & Aliyev, B. A. (2014). SEM studies of carbon nanotubes synthesized on metal nanopowders. Proceedings of the Annual International World Conference on Carbon (Carbon 2014), Jeju Island, Korea, June 29 - July 4, POT2-01.

(18) Партизан, Г., Мансуров, Б. З., Алиев, Б. А., & Jiang, X. (2014). Низкотемпературный синтез углеродных наноструктур методом термического CVD на частицах нанопорошков железа. VIII Международный симпозиум “Физика и химия углеродных материалов / наноинженерия, Алматы, Казахстан, 17-19 сентября, 303–307.

(19) Partizan, G., Mansurov, B. Z., Aliyev, B. A., Medyanova, B. S., Xin, J., & Mansurov, Z. A. (2015). Low temperature growth of carbon nanostructures by thermal CVD on the particles of iron nanopowders. Proceedings of the Annual International World Conference on Carbon (Carbon 2015), Dresden, Germany, 12-17 July, 232.

(20) Буянов, Р. А., & Чесноков, В. В. (2005). О процессах, происходящих в металлических частицах при каталитическом разложении на них углеводородов по механизму карбидного цикла. Химия в интересах устойчивого развития, 13, 37–40.

(21) Buyanov, R. A., & Chesnokov, V. V. (2000). Regularities of Catalytic Formation of Carbon Composites for Various Purposes via Decomposition of Hydrocarbons on Iron Subgroup Metals. Eurasian ChemTech Journal, 2(3-4), 223–230.

(22) Vajtai, R. (2013). Single-Walled Carbon Nanotubes, Part A/4. Berlin: Springer, 118–119.

(23) Bokobza, L., & Zhang, J. (2012). Raman spectroscopic characterization of multiwall carbon nanotubes and of composites. Express Polymer Letters, 6(7), 601–608.

(24) Lehman, J. H., Terrones, M., Mansfield, E., Hurst, K. E., & Meunier, V. (2011). Evaluating the characteristics of multiwall carbon nanotubes. Carbon, 49, 2581–2602.

(25) Syazwan, A. M. Z., Suriani, A. B., Saifollah, A., Zulkarnain, Z., Siti, H. S., & Mohamad, R. (2012). Raman Spectroscopic Study of Carbon Nanotubes Prepared Using Fe/ZnO-Palm Olein-Chemical Vapour Deposition. Journal of Nanomaterials, 2012, 1–6.

(26) Kim, K. K., Park, J. S., Kim, S. J., Geng, H. Z., An, K. H., Yang, C.-M., et al. (2007). Dependence of Raman spectra G’ band intensity on metallicity of single-wall carbon nanotubes. Phys. Rev. B, 76(20), 1–8.