Введение
Глава 1. Литературный обзор 14
1.1 Строение и свойства УНТ 14
1.2 Методы синтеза УНТ 21
1.3 Современные представления о механизме роста УНТ 26
1.4 Формирование активного компонента катализатора 34
1.5 Разработка катализаторов синтеза УНТ для CCVD метода 42
1.6 Кинетические модели синтеза УНТ 47
1.7 Влияние состава газовой среды на протекание синтеза УНТ 50
1.8 Выводы из литературного обзора 54
Глава 2. Экспериментальная часть 56
2.1 Катализаторы синтеза многослойных углеродных нанотрубок 56
2.1.1 Катализаторы на основе Fe и Со 57
2.1.2 Катализаторы на основе Со и Мп
2.2 Реактивы, использованные при синтезе МУНТ 58
2.3 Получение МУНТ в трубчатом проточном реакторе 58
2.4 Исследование закономерностей образования латеральных углеродных отложений на поверхности МУНТ 58
2.5 Физико-химические методы исследования, использованные в работе
2.5.1 Просвечивающая электронная микроскопия 60
2.5.2 Растровая электронная микроскопия 60
2.5.3 Анализ состава отходящих газов 60 2.5.4 Хромато-масс спектрометрия 61
2.5.5 Рентгенофазовый анализ 61
2.5.6 Твердотельный ЯМР в собственном поле ядер Со 62
2.5.7 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 63
2.5.8 Спектроскопия комбинационного рассеяния 63
2.5.9 Рентгеноспектральний флуоресцентный анализ 2.5.10 Термогравиметрический анализ 64
2.5.11 Измерение удельной поверхности материалов 64
2.5.12 Температурная зависимость электропроводности 64
Глава 3. Исследование кинетических закономерностей синтеза МУНТ 66
3.1 Исследование формальной кинетики синтеза МУНТ 66
3.1.1 Кинетика роста МУНТ в трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора 66
3.1.2 Математическая модель синтеза МУНТ в реакторе с псевдоожиженным слоем 73
3.2 Взаимодействие поверхности МУНТ с реакционной средой 79
3.2.1 Структура латеральных углеродных отложений 79
3.2.2 Исследование кинетики формирования латеральных отложений углерода 84
3.2.3 Предполагаемый механизм формирования латеральных отложений углерода 92
3.2.4 Влияние латеральных отложений углерода на свойства МУНТ 95
3.2.5 Учет формирования латеральных отложений в общей модели роста МУНТ 98
Глава 4. Исследование процессов активации катализаторов синтеза МУНТ 101
4.1 In situ исследование фазового и химического составов катализаторов в ходе синтеза многослойных углеродных нанотрубок 101
4.1.1 Фазовый состав исходных катализаторов 101
4.1.2 Динамика изменения фазового состава бикомпонентных катализаторов синтеза МУНТ в ходе нагрева в инертной среде 102
4.1.3 Динамика изменения фазового состава катализаторов в ходе их активации 106
4.2 Влияние состава активного компонента на протекание роста МУНТ 112
4.2.1 Кинетические особенности активации катализаторов на основе Fe и Со 112
4.2.2 Фазовый состав катализаторов на основе Fe и Со 113
4.2.3 Влияние выбора оксидного компонента дляРе-Со катализаторов 114
4.3 Исследование кинетики процессов при формировании активного компонента 117
4.3.1 Кинетические особенности активации катализатора этиленом 117
4.3.2 Кинетические особенности активации катализатора водородом 120
4.4 Строение и структура активного компонента 122
4.4.1 Активный компонент катализаторов на основе Fe и Со 122
4.4.2 Активный компонент катализаторов на основе Со и Мп 126
4.5 Влияние состава активного компонента на дефектность стенок МУНТ 128
Заключение 133
Основные выводы и результаты работы 134
Список опубликованных по теме диссертации работ 136
Список использованной литературы
