Вплив хімічної природи носія на структурні характеристики вуглецевих нанотрубок, отриманих з етилену на Nі-, Co- та Fe-вмісних каталізаторах

  • N. V. Lemesh Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України
  • P. E. Strizhak Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України
DOI: https://doi.org/10.15407/Surface.2016.08.147

Анотація

Досліджено вплив хімічної природи носія Ni-, Co- та Fe-вмісних каталізаторів нанесених методом просочення на MgО, CaO та СаСО3 на структуру вуглецевих нанотрубок, синтезованих на них з етилену. Показано, що на  каталізаторах, нанесених на оксид магнію утворюються вуглецеві нанотрубки з найменшими значеннями діаметрів та найбільш однорідні за діаметрами та морфологією, що обумовлено сильною взаємодією металу з носієм. Застосування каталізаторів, нанесених на СаО та СаСО3 приводить до утворення різних типів вуглецевих нанотрубок за діаметрами та морфологією з домішками нановолокон, що спричинено переважно слабкою взаємодією між металом та носієм.

Посилання

1. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature. 1991. 354: 56. https://doi.org/10.1038/354056a0

2. Liu L.Q., Ma W.J., Zhang Z. Macroscopic carbon nanotube assemblies: preparation, properties, and potential applications. Small. 2011. 7(11): 1504. https://doi.org/10.1002/smll.201002198

3. Satishkumar B.C., Govindaraj A., Sen R., Rao C.N.R. Single-walled nanotubes by the pyrolysis of acetylene-organometallic mixtures. Chem. Phys. Lett. 1998. 293(1–2): 47. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(98)00727-1

4. Wang X. Hu W., Liu Y., Long C., Xu Y., Zhou S., Zhu D., Dai L. Bamboo-like carbon nanotubes produced by pyrolysis of iron(II) phthalocyanine. Carbon. 2001. 39(10): 1533. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00270-0

5. Kuznetsov V.L., Usol'tseva A.N., Butenko Yu.V. Mechanism of coking on metal catalyst surfaces: I. Thermodynamic analysis of nucleation. Kinet. Catal. 2003. 44(5): 726. https://doi.org/10.1023/A:1026114710969

6. Ding F. Rosén A., Bolton K. Molecular dynamics study of the catalyst particle size dependence on carbon nanotube growth. J. Chem. Phys. 2004. 121(6): 2775. https://doi.org/10.1063/1.1770424

7. Cotton F.A., Wilkinson G. Sovremennaya neorganicheskaya khimiya. V. 2. (Moscow: Mir, 1969). [in Russian].

8. Resende V.G., Grave E., Cordier A., Weibel A., Peigney A., Laurent C. Catalytic chemical vapor deposition synthesis of single- and double-walled carbon nanotubes from α -(Al1-xFex)2O3 powders and self-supported foams. Carbon. 2009. 47(2): 482. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2008.10.027

9. Su M., Zheng B., Liu J. A scalable CVD method for the synthesis of single-walled carbon nanotubes with high catalyst productivity. Chem. Phys. Lett. 2000. 322(5): 321. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(00)00422-X

10. Colomer J.-F., Bister G., Willems I., Kónya Z., Fonseca A., Van Tendeloo G., Nagy J.B. Synthesis of single-wall carbon nanotubes by catalytic decomposition of hydrocarbons. Chem. Commun. 1999. 14: 1343. https://doi.org/10.1039/a903142a

11. Kakehi K., Noda S., Chiashi S. Supported Ni catalysts from nominal monolayer grow single-walled carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 2006. 428(4–6): 381. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.07.039

12. Baker R.T.K. Catalytic growth of carbon filaments. Carbon. 1989. 27(3): 315. https://doi.org/10.1016/0008-6223(89)90062-6

13. Fenelonov B.V. Vvedeniye v fizicheskuyu khimiyu formirovaniya supramolekulyarnoy struktury adsorbentov i katalizatorov. (Novosibirsk: Izdatel'stvo SO RAN, 2004). [in Russian].

14. Cassel A.M., Raymake A., Kong J., Dai H. Large scale CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes. J. Phys. Chem. B. 1999. 103(31): 6484. https://doi.org/10.1021/jp990957s

15. Lemesh N.V., Tripolsky A.I. Structure of carbon nanotubes synthesized by ethylene decomposition over cobalt supported on basic oxides. Theor. Exp. Chem. 2014. 50(5): 299. https://doi.org/10.1007/s11237-014-9379-1

16. Lemesh N.V., Strizhak P.E., Tripolsky A.I. Effect of the support of nickel-containing catalysts for the synthesis of carbon nanotubes on their internal and external diameters. Theor. Exp. Chem. 2013. 49(2): 121. https://doi.org/10.1007/s11237-013-9304-z

17. Lefebrave J., Antonov R., Johnson A.T. STM morphology study of ropes of single-wall carbon nanotubes. Appl. Phys. A. 1998. 67(1): 71. https://doi.org/10.1007/s003390050739

18. ICDD PDF-2 Version 2.0602 (2006).

19. Ebbesen T.W., Takada T. Topological and sp3 defect structures in nanotubes. Carbon. 1995. 33(7): 973. https://doi.org/10.1016/0008-6223(95)00025-9

20. Vander Wal R.L., Ticich T.M., Curtis V.E. Substrate–support interactions in metal-catalyzed carbon nanofiber growth. Carbon. 2001. 39(15): 2277. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(01)00047-1

21. Tanabe K. Tvordyye kisloty i osnovaniya. (Moscow: Mir, 1973). [in Russian].

22. Fonseca A., Hernadi K., Nagy J.B., Bernaerts D., Lucas A.A. Optimization of catalytic production and purification of buckytubes. J. Mol. Catal. A: Chem. 1996. 107(1–3): 159. https://doi.org/10.1016/1381-1169(95)00211-1

23. Gohier A., Ewels C.P., Minea T.M., Djouadi M.A. Carbon nanotube growth mechanism switches from tip- to base-growth with decreasing catalyst particle size. Carbon. 2008. 46(10): 1331. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2008.05.016

24. Borowiecki T. Effect of the support on the coking of nickel catalysts in the hydrocarbon steam reforming. React. Kinet. Catal. Lett. 1987. 33(2): 428. https://doi.org/10.1007/BF02128101

surface 8(23)
Опубліковано
2016-10-06
Як цитувати
Lemesh, N. V., & Strizhak, P. E. (2016). Вплив хімічної природи носія на структурні характеристики вуглецевих нанотрубок, отриманих з етилену на Nі-, Co- та Fe-вмісних каталізаторах. Поверхня, (8(23), 147-157. https://doi.org/10.15407/Surface.2016.08.147
Номер
№ 8(23) (2016): Поверхня
Розділ
Наноматеріали і нанотехнології
  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.