Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 12
1.1 Общие сведения об углеродных нанотрубках . 12
1.1.1 Морфология углеродных нанотрубок . 12
1.1.2. Свойства и применение углеродных нанотрубок . 17
1.2 Сведения о процессах функционализации углеродных нанотрубок . 20
1.2.1 Виды функционализации 20
1.2.2 Окисление углеродных нанотрубок 24
1.3 Способы характеризации функционализированных углеродных нанотрубок . 33
1.3.1 Качественное и количественное определение функциональных групп 33
1.3.2. Исследование структуры поверхности углеродных нанотрубок . 37
1.4 Выводы по обзору литературы . 39
ГЛАВА 2. Задачи, объекты и методы исследования . 41
2.1 Постановка задач исследования 41
2.2 Характеристика углеродных нанотрубок . 45
2.3 Реагенты, использованные в работе . 54
2.4 Методика очистки углеродных нанотрубок от примесей металлок-сидных катализаторов 55
2.5 Методики функционализации углеродных нанотрубок . 55
2.5.1 Описание лабораторного реактора 55
2.5.2 Методика функционализации углеродных нанотрубок в парах перекиси водорода 57
2.5.3 Методика функционализации углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты . 57
2.5.4 Методика жидкофазной функционализации углеродных нанотрубок в азотной кислоте . 58
2.6 Методы диагностики функционализированных нанотрубок 58
2.6.1 ИК-спектроскопия 58
2.6.2 Регистрация спектров комбинационного рассеяния 59
2.6.3 РФЭС – анализ 59
2.6.4 Титриметрическое определение поверхностных карбоксильных групп 59
2.6.5 Электронная микроскопия 60
2.6.6 Энергодисперсионный анализ 60
2.6.7 Термогравиметрические исследования 60
2.6.8 Анализ дисперсного состава и дзета-потенциалов частиц водных суспензий углеродных нанотрубок 61
2.6.9 Методика хроматографического анализа газообразных продуктов взаимодействия углеродных нанотрубок с парами азотной кислоты 61
2.6.10 Статистическая обработка экспериментальных результатов 62
ГЛАВА 3. Исследование газофазного окисления углеродных нанотрубок в парах перекиси водорода 63
3.1 Изменение ИК-спектров углеродных нанотрубок при окислении в парах перекиси водорода 63
3.2. Характеристика спектров КР углеродных нанотрубок, окисленных в парах перекиси водорода 64
3.3. Количественная оценка функциональных групп 68
3.4 Термогравиметрические исследования окисленных образцов 70
3.5 Анализ дисперсного состава водных суспензий углеродных нано-трубок, функционализированных в парах перекиси водорода 72
3.6 Исследование морфологии углеродных нанотрубок, окисленных в парах перекиси водорода, и полимерных композитов на их основе 75
ГЛАВА 4. Исследование газофазного окисления углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты .. 79
4.1 Идентификация функциональных групп после окисления углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты 80
4.2 Влияние температуры обработки в парах азотной кислоты на степень функционализации углеродных нанотрубок . 82
4.3 Влияние продолжительности обработки в парах азотной кислоты на степень функционализации углеродных нанотрубок 86
4.4. Газофазное окисление углеродных нанотрубок смесью паров азот ной кислоты и перекиси водорода 91
4.5 Влияние объемной скорости подачи паров азотной кислоты на степень функционализации углеродных нанотрубок СООН-группами 93
4.6 Влияние обработки в парах азотной кислоты на морфологию и степень дефектности поверхности углеродных нанотрубок 95
4.7 Анализ газообразных продуктов реакции окисления углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты 100
4.8. Исследование свойств углеродных нанотрубок, окисленных в парах азотной кислоты 106
4.8.1. Термогравиметрические исследования окисленных образцов 106
4.8.2. Анализ дисперсного состава водных суспензий на основе функционализированных в парах азотной кислоты углеродных нанотрубок 110
4.8.3 Изучение влияния продолжительности обработки углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты на электрокинетический потенциал частиц водных суспензий на их основе . 115
4.8.4 Эффективность применения углеродных нанотрубок, окисленных в парах азотной кислоты в составе композитов с полианилином 117
ГЛАВА 5. Математическое моделирование температурного поля насыпного слоя углеродных нанотрубок при газофазной окислительнойфункционализации 119
5.1. Экспериментальные предпосылки: исследование процесса газофазной окислительной функционализации в объеме насыпного слоя УНТ 119
5.2. Математическая модель температурного поля в зоне реакции 122
ГЛАВА 6. Рекомендации для опытно-промышленной реализации процесса газофазной функционализации углеродных нанотрубок 128
6.1 Сравнение методов газофазной и жидкофазной
функционализации азотной кислотой по расходу окисляющего и
нейтрализующего реагентов 128
6.2 Рекомендуемые режимные параметры процессов окисления углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты и перекиси водорода 130
6.3 Предполагаемая конструкция рабочего аппарата 131
6.4 Описание схемы технологического процесса получения функционализированных углеродных нанотрубок в парах азотной кислоты 133
6.5 Описание схемы технологического процесса получения углеродных нанотрубок, функционализированных в парах
перекиси водорода 135
Основные результаты и выводы по работе 138
Список использованных источников
