RU2006111408A

RU2006111408A - Углеродные нанотрубки и способ их выращивания

Info

Publication number: RU2006111408A
Application number: RU2006111408/15A
Authority: RU
Inventors: Николай Андреевич Киселев (RU); Николай Андреевич Киселев; Анатолий Васильевич Крестинин (RU); Анатолий Васильевич Крестинин; Ольга Михайловна Жигалина (RU); Ольга Михайловна Жигалина; Галина Ивановна Зверева (RU); Галина Ивановна Зверева; Михаил Борисович Кислов (RU); Михаил Борисович Кислов; Александр Васильевич Раевский (RU); Александр Васильевич Раевский
Original assignee: Институт кристаллографии имени А.В. Шубникова Российской академии наук (RU); Институт кристаллографии имени А.В. Шубникова Российской академии Наук
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2007-10-27

Claims

1. Углеродные нанотрубки, содержащие графеновые слои, отличающиеся тем, что структура каждой нанотрубки представляет собой однослойную углеродную нанотрубку, покрытую оболочкой из пиролитического углерода, причем графеновые слои, формирующие оболочку, расположены концентрически и параллельно оси волокна.

2. Углеродные нанотрубки по п.1, отличающиеся тем, что отношение длины нанотрубки к ее диаметру составляет более 10000.

3. Углеродные нанотрубки по п.1, отличающиеся тем, что диаметр нанотрубки по его длине сохраняется постоянным и находится в диапазоне 30-150 нм.

4. Углеродные нанотрубки по п.1, отличающиеся тем, что окончание каждой нанотрубки имеет вид острого конуса с радиусом закругления 4-5 нм или вид полусферы с радиусом, равным радиусу нанотрубки, причем на ее конце отсутствует каталитическая частица.

5. Способ выращивания нанотрубок, включающий нанесение катализатора на подложку, где формируется зародыш нанотрубки, помещение подложки в реактор с последующим нагревом подложки внутри реактора до температуры пиролиза, пропускание над подложкой углесодержащей газовой среды и последующее охлаждение подложки, отличающийся тем, что процесс зарождения нанотрубки обеспечивают применением катализатора, а дальнейший рост волокна ведут без участия катализатора из углеродосодержащей газовой среды, поддерживая ее параметры внутри реактора ниже порога сажеобразования.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют катализаторы, показавшие себя эффективными в образовании однослойных углеродных нанотрубок, например, металлы VIII группы, Fe, Co, Ni, или их сплавы (смеси), а также частицы, полученные из солей названных металлов термической декомпозицией при температуре менее 1200°С, причем катализатор наносят на химически-совместимый огнеупорный материал, например, окись алюминия, кварц, кремний, углерод, или силикаты.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что температуру углесодержащей газовой среды, ее состав, давление и время нахождения в реакторе выбирают так, что газовая среда находится ниже порога сажеобразования и вблизи его.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей газовой среды для выращивания нанотрубок при температуре пиролиза 800°С-1100°С используют смесь водорода с углеродсодержащим ароматическим соединением, например, бензолом, ксилолом, толуолом, этилбензолом, нафталином, антраценом, а также с их смесью, либо смесь водорода с углесодержащим не ароматическим соединением, например, метаном, этаном, пропаном, ацетиленом, а также с их смесью, либо смесь водорода с кислородсодержащие углеводородами, например, ацетоном, этанолом, формальдегидом, а также и их смесью.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей газовой среды используют смесь 80-100% метана в водороде при температуре пиролиза 1000-1100°С.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей газовой среды используют смесь 15-40% ацетилена в водороде при температуре пиролиза 800-1100°С.

11. Способ по п.5, отличающийся тем, что увеличение длины нанотрубок в процессе их роста осуществляют со скоростью 5-10 мкм/с.

12. Способ по п.5, отличающийся тем, что давление в реакторе поддерживают в диапазоне от 1 до 10 атм.