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

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

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
Розділ
Наноматеріали і нанотехнології