RU2108966C1

RU2108966C1 - Method of manufacturing coaxial carbon nano-tubes

Info

Publication number: RU2108966C1
Application number: RU96104506A
Authority: RU
Inventors: А.Р. Галикеев; Э.З. Галямов
Original assignee: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1998-04-20

Abstract

FIELD: nanoelectronics. SUBSTANCE: invention may find use in the area of composites based on nanometric fibers - linear analogs of fullerenes. Propane or propane-propylene fraction is decomposed in presence of nickel-containing catalyst at 500-700 C. Nano-tubes are 10-15 mcm in diameter and constitute hollow, twisted, curved spirals, fibers or balls 100-200 mcm in diameter. EFFECT: improved procedure.

Description

Данное изобретение относится к области получения линейных аналогов фуллеренов - коаксиальных углеродных нанотрубок. This invention relates to the field of production of linear analogues of fullerenes - coaxial carbon nanotubes.

Известен способ получения линейных аналогов фуллеренов, которые получаются при испарении графитового электрода в дуговом разряде, в атмосфере гелия при давлении в две атмосферы и напряжении 18 В [1]. Недостатком известного способа является то, что используют дорогостоящий гелий. A known method of producing linear analogues of fullerenes, which are obtained by evaporation of a graphite electrode in an arc discharge, in a helium atmosphere at a pressure of two atmospheres and a voltage of 18 V [1]. The disadvantage of this method is that they use expensive helium.

Известен способ получения нанотрубок из ацетилена, нагретого до 700^oC, с использованием кобальтового катализатора на кремниевой подложке [2]. Недостатком известного способа является то, что используют дорогостоящий ацетилен.A known method of producing nanotubes from acetylene heated to 700 ^o C using a cobalt catalyst on a silicon substrate [2]. The disadvantage of this method is that they use expensive acetylene.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения фуллеренов, заключающийся в том, что пиролизу подвергают один или несколько возможно замещенных ароматических углеродов [3]. Недостатком данного способа является использование термостабильного ароматического углеводородного сырья. Closest to the claimed invention is a method for producing fullerenes, which consists in the fact that one or more possibly substituted aromatic carbons is subjected to pyrolysis [3]. The disadvantage of this method is the use of thermostable aromatic hydrocarbon materials.

Цель изобретения - удешевление процесса. The purpose of the invention is the reduction of the cost of the process.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют термокаталитическое разложение пропана или пропан-пропиленовой фракции (физико-химическое свойство которой приведены в таблице) в присутствии никельсодержащего катализатора при температуре 500-700^oC.The essence of the invention lies in the fact that thermocatalytic decomposition of propane or propane-propylene fraction (physicochemical property of which is shown in the table) is carried out in the presence of a nickel-containing catalyst at a temperature of 500-700 ^o C.

Пример. Способ осуществляется следующим образом в реактор из кварцевого стекла помещают никелевый катализатор, реактор нагревают до температуры 700^oC в трубчатой печи. После достижения нужной температуры в реактор подают пропан или пропан-пропиленовую фракцию, предварительно очищенные от сернистых соединений и воды. Эксперимент проводили в течение 2 ч. Полученное вещество исследовали при помощи туннельного сканирующего электронного микроскопа. Как показали исследования, полученное вещество состоит из пространственных углеродных клубков (в форме шаров различного диаметра - 100-200 мкм), внутреннюю структуру которых составляют полые скрученные или искривленные спирали и нитевидные волокна с меньшим диаметром 10-15 мкм.Example. The method is as follows: a nickel catalyst is placed in a quartz glass reactor, the reactor is heated to a temperature of 700 ^° C. in a tube furnace. After reaching the desired temperature, propane or propane-propylene fraction, previously purified from sulfur compounds and water, is fed into the reactor. The experiment was carried out for 2 hours. The obtained substance was investigated using a tunneling scanning electron microscope. Studies have shown that the obtained substance consists of spatial carbon balls (in the form of balls of various diameters - 100-200 microns), the internal structure of which are hollow twisted or curved spirals and filamentary fibers with a smaller diameter of 10-15 microns.

Рентгеноструктурный анализ показал однородность структуры исследуемых углеродных клубков, кристаллическая решетка которых состоит из множества однородных прямых секций, соединенных между собой под одним и тем же углом. X-ray diffraction analysis showed the uniformity of the structure of the studied carbon coils, the crystal lattice of which consists of many homogeneous straight sections connected to each other at the same angle.

Углеродные нанотрубки, полученные по предлагаемому способу могут быть использованы в нанотехнологии и микроэлектроннике, поскольку при одном диаметре они будут иметь металлические свойства, а при другом - полупроводниковые, кроме того, их можно использовать в композитных материалах, а также в производстве нанометровых волокон из оксидов металлов (для катализаторов). Carbon nanotubes obtained by the proposed method can be used in nanotechnology and microelectronics, since they will have metallic properties with one diameter and semiconductor properties with another diameter, in addition, they can be used in composite materials, as well as in the production of nanometer fibers from metal oxides (for catalysts).

Предлагаемый способ является более дешевым, поскольку в качестве исходного сырья используют недефицитные источники углеродного сырья - пропан и пропан-пропиленовую фракцию. The proposed method is cheaper, since non-deficient sources of carbon raw materials — propane and propane-propylene fraction — are used as the feedstock.

Источники информации
1. T.W.Ebbeson, P.M.Ajayan.-Nature. 1992, v.358, N 6383, p.220.Sources of information
1. TWEbbeson, PMAjayan.-Nature. 1992, v. 358, N 6383, p. 220.

2. Amelinckx et al., - Scince, 1994, v.265, p.635. 2. Amelinckx et al., - Scince, 1994, v. 265, p. 635.

3. PCT WO 9506001 Al, кл. C 01 B 31/02, 1995. 3. PCT WO 9506001 Al, cl. C 01 B 31/02, 1995.

Claims

A method for producing coaxial carbon nanotubes by thermocatalytic decomposition of hydrocarbon feed in the presence of a nickel-containing catalyst, characterized in that propane or propane-propylene fraction is used as the hydrocarbon feed and the process is carried out at 500 - 700 ^° C.