Э. Г. РАКОВ, И. В. АНОШКИН, НГУЕН ЧАН ХУНГ,

П. В. САРАЕВ, А. В. МАЛЫХ, НГУЕН МАНЬ ТЫОНГ,

А. С. ШИНШИН, А. Л. ДУБАС, С. И. ПОЗИН

Российский химико-технологический университет им. , Москва

ПОЛУЧЕНИЕ, АКТИВИРОВАНИЕ, ФУНКЦИАЛИЗАЦИЯ

И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТОНКИХ

МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Описана технология получения, морфология и некоторые свойства тонких многослойных углеродных нанотрубок. Приведены методы активирования, функциализации и солюбилизации этих нанотрубок. Охарактеризованы перспективные направления их применения.

Углеродные нанотрубки (УНТ) являются одним из перспективных объектов нанотехнологии и основой нового поколения разнообразных материалов, приборов и устройств [1]. К тонким многослойным углеродным нанотрубкам (т-МУНТ) относятся трубки, имеющие от 2 до 5 слоев в виде коаксиальных цилиндров [2, 3]. Они выгодно отличаются от однослойных УНТ тем, что практически не меняют свои механические и электронные свойства при химической функциализации (прививка тех или иных функциональных групп к внешней поверхности), которая необходима для создания композиционных материалов на основе полимеров. УНТ могут быть активированы с развитием удельной поверхности.

В РХТУ им. создана технология получения т-МУНТ путем каталитического пиролиза городского газа (СН4) [4, 5] с последующей отмывкой от катализатора роста т-МУНТ, которая реализована в непрерывно действующих реакторах с перемешиваемым слоем и в полунепрерывном реакторе с движущимся подом. Разработан усовершенствованный метод получения катализаторов роста УНТ различного состава и реактор, который также может действовать в непрерывном режиме. Испытано несколько методов первичной очистки продукта пиролиза от катализатора. Взамен ранее применявшейся высокотемпературной вакуумной отгонки испытывается новый метод тонкой очистки т-МУНТ от окклюдированных во внутренней полости наночастиц металла.

Исследованы процессы активирования т-МУНТ действием КОН [6], функциализация смесью HNO3 и H2SO4, последующее замещение привитых карбоксильных групп на хлорангидридные и амидные.

Изучены коллоидные растворы ковалентно и нековалентно функциализованных т-МУНТ в воде и некоторых органических растворителях. Получены устойчивые водные растворы т-МУНТ с концентрацией до 10 г/л и растворы в хлороформе и о-дихлорбензоле с концентрацией до 2 г/л. Впервые измерено распределение т-МУНТ по длине и диаметру в устойчивых к умеренному центрифугированию коллоидных растворах с такими ПАВ, как тритон Х-100 и додецилсульфат натрия; показана функциональная связь геометрических параметров трубок в коллоидных растворах. Установлены условия проведения седиментационного фракционирования УНТ в водных растворах с выделением фракции растворимых т-МУНТ.

Получены электропроводные мембраны из т-МУНТ с пористостью 80 %, электропроводные пленки с хорошей адгезией к стеклу, композиты с матрицей из поливинилового спирта и полиметилметакрилата.

Образцы т-МУНТ предоставляются заинтересованным организациям для исследований безвозмездно. Возможна поставка функциализованных т-МУНТ и их растворов.

Список литературы

1.  Раков и фуллерены: Учеб. пособие для студентов вузов. М.: Университетская книга. Логос, 20с., ил.

2.  , , и др. Морфология пиролитических углеродных нанотрубок с малым числом слоев // Ж. физ. химии. 2004. Т. 78. С. 2204 – 2209.

3.  , , и др. Влияние соотношения Mo и Co в катализаторах на выход и морфологию углеродных нанотрубок // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтр. исслед. 2005. № 12. С. 52 – 58.

4.  Получение углеродных наноматериалов каталитическим пиролизом метана в агрегированной установке/, , и др. // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. тр.: В 21 т. № 8 (56). М.: РХТУ, 2005. Т. 19. С. 121 – 123.

5.  Влияние добавок водорода и состава катализатора на пиролих метана с образование углеродных нанотрубок и нановолокон/, , и др. // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. тр.: В 21 т. № 8 (56). М.: РХТУ, 2005. Т. 19. С. 117 –121.

6.  , , и др. Химическое активирование углеродных нанотрубок и нановолокон // Ж. прикл. химии, в печати.