RU2179526C2 - Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials - Google Patents
Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179526C2 RU2179526C2 RU99125151A RU99125151A RU2179526C2 RU 2179526 C2 RU2179526 C2 RU 2179526C2 RU 99125151 A RU99125151 A RU 99125151A RU 99125151 A RU99125151 A RU 99125151A RU 2179526 C2 RU2179526 C2 RU 2179526C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- matrix
- substance
- forming matrix
- materials
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области химической технологии получения твердофазных наноструктурированных материалов, а именно к способу получения наноструктур (в том числе нанотрубок) из углерода, нитрида углерода, нитрида бора, карбидов металлов и т. д., а также получению наноструктурированных композитных материалов, как промежуточного продукта при получении наноструктур. The invention relates to the field of chemical technology for the production of solid-phase nanostructured materials, and in particular to a method for producing nanostructures (including nanotubes) from carbon, carbon nitride, boron nitride, metal carbides, etc., as well as to the preparation of nanostructured composite materials as an intermediate product upon receipt of nanostructures.
Известен способ получения углеродных наноструктур (в том числе и нанотрубок) в электродуговом разряде в присутствии различных катализаторов (Y, Со и Ni), при этом источником углерода служат графитовые электроды, помещенные в инертную среду (гелий) [Journet S., Maser W.K. et al. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by the electric-arc technique. Nature 388. P.756 (1997)]. Недостатки этого способа: 1) образуются прочно связанные между собой волокнистые агрегаты нанотрубок, толщина стенок которых составляет один графитовый слой, диаметр волокон варьируется в широких пределах от 5 до 20 нм; 2) высокие энергетические затраты. Во время синтеза (~2 мин) при напряжении 30 В и токе 100 А образуется ~2 грамма продукта, таким образом, для получения одного грамма углеродных наноструктур необходимо затратить ~ 3•105 Вт электрической энергии; 3) диаметр отдельных нанотрубок, полученных в различных условиях, варьируется в узких пределах и составляет ~1,4 нм.A known method of producing carbon nanostructures (including nanotubes) in an electric arc discharge in the presence of various catalysts (Y, Co and Ni), while the carbon source is graphite electrodes placed in an inert medium (helium) [Journet S., Maser WK et al. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by the electric-arc technique. Nature 388. P.756 (1997)]. The disadvantages of this method: 1) the fibrous aggregates of nanotubes are firmly connected to each other, the wall thickness of which is one graphite layer, the diameter of the fibers varies widely from 5 to 20 nm; 2) high energy costs. During the synthesis (~ 2 min) at a voltage of 30 V and a current of 100 A, ~ 2 grams of the product is formed, therefore, to obtain one gram of carbon nanostructures, it is necessary to spend ~ 3 • 10 5 W of electric energy; 3) the diameter of individual nanotubes obtained under various conditions varies within narrow limits and amounts to ~ 1.4 nm.
Известен способ получения углеродных наноструктур методом лазерной абляции, заключающийся в эрозии графита под действием лазерного излучения в инертной атмосфере в присутствии катализаторов [Zhang Y., Gu H. Single-wall carbon nanotubes synthesized by laser ablation in a nitrogen atmosphere. Appl Phys Lett 73, P.3827 (1998)]. В результате такой эрозии часть атомов углерода отрываются от кристаллической упаковки графита и при определенных условиях образуют углеродные наноструктуры, в том числе и углеродные нанотрубки. Недостатками методики являются: 1) высокое содержание побочных продуктов (в том числе аморфного углерода); 2) высокая энергоемкость получения конечного продукта. A known method of producing carbon nanostructures by laser ablation, which consists in the erosion of graphite under the influence of laser radiation in an inert atmosphere in the presence of catalysts [Zhang Y., Gu H. Single-wall carbon nanotubes synthesized by laser ablation in a nitrogen atmosphere. Appl Phys Lett 73, P.3827 (1998)]. As a result of such erosion, some carbon atoms detach from the crystalline packing of graphite and, under certain conditions, form carbon nanostructures, including carbon nanotubes. The disadvantages of the method are: 1) high content of by-products (including amorphous carbon); 2) high energy intensity of obtaining the final product.
Известен способ получения углеродных наноструктур на различных катализаторах с использованием солнечной энергии [Guillard Т., Alvarez L. et al. Production of fullerenes and carbon nanotubes by the solar energy route. J Phys Iv 9, P.399 (1999)]. Для получения углеродных наноструктур используется печь, в которой источником энергии служит солнечное излучение. С помощью этой печи графитовая мишень, содержащая различные катализаторы, нагревается до температур порядка 3000 К. В продуктах реакции содержится до 20% углеродных нанотрубок, что, кроме высокой энергоемкости, является существенным недостатком метода. A known method of producing carbon nanostructures on various catalysts using solar energy [Guillard T., Alvarez L. et al. Production of fullerenes and carbon nanotubes by the solar energy route. J Phys IV 9, P.399 (1999)]. To obtain carbon nanostructures, a furnace is used in which solar radiation serves as an energy source. Using this furnace, a graphite target containing various catalysts is heated to temperatures of the order of 3000 K. The reaction products contain up to 20% carbon nanotubes, which, in addition to high energy intensity, is a significant drawback of the method.
Известен способ получения углеродных наноструктур облучением графита высокоэнергетичными ионами (215 MeV Ne. 246 MeV Kr, 156 MeV Xe) [Biro L.P., Mark G.I., et al. AFM and STM investigation of carbon nanotubes produced by high energy ion irradiation of graphite. Nucl Instrum Meth Phys Res В 147, Р. 142 (1999)] . С помощью этого метода получаются, в основном, углеродные нанотрубки, при этом практически не наблюдается образование фуллеренов и других углеродных наноструктур. Однако этот метод представляется весьма экзотическим в связи с высокими энергозатратами на создание высокоэнергетичных ионных пучков. A known method of producing carbon nanostructures by irradiating graphite with high-energy ions (215 MeV Ne. 246 MeV Kr, 156 MeV Xe) [Biro L.P., Mark G. I., et al. AFM and STM investigation of carbon nanotubes produced by high energy ion irradiation of graphite. Nucl Instrum Meth Phys Res B 147, P. 142 (1999)]. Using this method, mainly carbon nanotubes are obtained, while the formation of fullerenes and other carbon nanostructures is practically not observed. However, this method seems very exotic in connection with the high energy consumption for creating high-energy ion beams.
Известны менее энергоемкие способы получения углеродных нанотрубок и нановолокон, основанные на пиролизе углеродсодержащих веществ в присутствии катализаторов. Less energy-intensive methods for producing carbon nanotubes and nanofibers are known, based on the pyrolysis of carbon-containing substances in the presence of catalysts.
Так, известен способ получения углеродных нанотрубок, содержащих включения металлов, нагревом и выдержкой при температурах 600 - 1000oС смеси полимера с металлсодержащим веществом [пат. РФ 2135409, С 01 В 31/02, 18.03.98] . Нагрев проводят в среде инертных газов. Основными недостатками данного метода являются присутствие металлов в конечном продукте, а также широкий неконтролируемый разброс диаметров получаемых углеродных трубок.So, there is a method of producing carbon nanotubes containing metal inclusions by heating and holding at temperatures of 600 - 1000 o With a mixture of a polymer with a metal-containing substance [US Pat. RF 2135409, C 01 B 31/02, 03/18/98]. Heating is carried out in an inert gas environment. The main disadvantages of this method are the presence of metals in the final product, as well as a wide uncontrolled variation in the diameters of the resulting carbon tubes.
Известен способ получения углеродных волокон, которые также иногда называют углеродными нанотрубками при разложении газообразных углеродсодержащих предшественников на катализаторах, содержащих Fe, Co, Ni, в интервале температур 500 - 800oС [Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Институт катализа, Новосибирск (1995)]. Образование волокон происходит при заметно более низких температурах, чем в перечисленных выше методах, однако существенным недостатком такого способа является неоднородность по размерам и неупорядоченность волокон. В большинстве случаев волокна хаотично агрегированы в виде пучков.A known method of producing carbon fibers, which are also sometimes called carbon nanotubes in the decomposition of gaseous carbon-containing precursors on catalysts containing Fe, Co, Ni, in the temperature range 500 - 800 o [Fenelonov B. B. Porous carbon. Institute of Catalysis, Novosibirsk (1995)]. The formation of fibers occurs at significantly lower temperatures than in the above methods, however, a significant drawback of this method is the heterogeneity in size and disorder of the fibers. In most cases, the fibers are randomly aggregated in the form of bundles.
Известен другой способ получения углеродных нанотрубок из газофазных предшественников углерода [Fan Sh., Chapline M.G. et al. Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties. Science 283, P. 512 (1999)] . Способ заключается в использовании катализаторов (Fe), литографически нанесенных на пористую подложку. Вид и форма углеродных структур, выращенных по этому способу, зависят от литографического "узора" на поверхности пористой подложки. В то же время сами эти структуры неоднородны и состоят из переплетенных углеродных нанотрубок, что является основным недостатком этого способа. Кроме того, углеродные нанотрубки неоднородны по толщине, которая составляет ~5 нм и более. Another method is known for producing carbon nanotubes from gas-phase carbon precursors [Fan Sh., Chapline M.G. et al. Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties. Science 283, P. 512 (1999)]. The method consists in the use of catalysts (Fe), lithographically deposited on a porous substrate. The type and shape of carbon structures grown by this method depend on the lithographic “pattern” on the surface of the porous substrate. At the same time, these structures themselves are heterogeneous and consist of interwoven carbon nanotubes, which is the main disadvantage of this method. In addition, carbon nanotubes are heterogeneous in thickness, which is ~ 5 nm or more.
Также недостатком всех перечисленных методов является обязательное присутствие специально приготовленных катализаторов в высокодисперсной форме. Also a disadvantage of all these methods is the obligatory presence of specially prepared catalysts in a highly dispersed form.
Известен способ получения углеродных нанотрубок [Che G.L., Lakshmi B.B. et al. Metal-nanocluster-filled carbon nanotubes: Catalytic properties and possible applications in electrochemical energy storage and production. Langmuir 15, P.750 (1999)], основанный на использовании мембран из анодированной окиси алюминия. Основными недостатками данного метода является весьма большой диаметр нанотрубок и низкая степень кристалличности. A known method of producing carbon nanotubes [Che G.L., Lakshmi B.B. et al. Metal-nanocluster-filled carbon nanotubes: Catalytic properties and possible applications in electrochemical energy storage and production. Langmuir 15, P.750 (1999)], based on the use of anodized alumina membranes. The main disadvantages of this method are the very large diameter of the nanotubes and a low degree of crystallinity.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения наноструктур методом темплатирования (т.е. получения нанотрубок с помощью заранее изготовленных матриц). Так, известен метод получения нанотрубок из нитрида углерода, основанный на использовании мембран из анодированной окиси алюминия [Sung S.L., Tsai S.H., et al. Appl Phys Lett 74, P. 197 (1999)]. Углерод осаждается в порах исходной матрицы из газовой фазы, содержащей предшественники углерода при температурах 500oС и выше. Диаметр получаемых таким образом углеродных нанотрубок зависит от диаметров каналов исходной матрицы и составляет приблизительно 250 нм.Closest to the technical nature of the present invention is a method for producing nanostructures by the method of templateting (i.e., obtaining nanotubes using prefabricated matrices). Thus, a method for producing carbon nitride nanotubes based on the use of anodized alumina membranes is known [Sung SL, Tsai SH, et al. Appl Phys Lett 74, P. 197 (1999)]. Carbon is deposited in the pores of the initial matrix from the gas phase containing carbon precursors at temperatures of 500 o C and above. The diameter of carbon nanotubes obtained in this way depends on the diameters of the channels of the initial matrix and is approximately 250 nm.
Предлагаемое изобретение наряду с использованием сравнительно малоэнергоемкого процесса пиролиза углеродсодержащих предшественников при температурах 500 - 600oС решает задачу получения нанотрубок и нановолокон из углерода, нитрида углерода, нитрида бора, карбидов металлов и кремния, контролируемого внешнего (3 - 150 нм) и внутреннего (0 - 140 нм) диаметров, представляющих собой прямые полые или заполненные цилиндры, а также пористые и непористые наноструктуры другой высокоорганизованной симметричной формы.The present invention, along with the use of a relatively low-energy process of pyrolysis of carbon-containing precursors at temperatures of 500 - 600 o With solves the problem of obtaining nanotubes and nanofibers of carbon, carbon nitride, boron nitride, metal carbides and silicon, controlled by the external (3 - 150 nm) and internal (0 - 140 nm) diameters, which are straight hollow or filled cylinders, as well as porous and non-porous nanostructures of another highly organized symmetrical shape.
Задача решается способом получения твердофазных наноструктурированных материалов нанесением вещества на исходную образующую матрицу, где в качестве исходных образующих матриц используют мезопористые молекулярные сита с упорядоченной структурой. The problem is solved by the method of producing solid-phase nanostructured materials by applying a substance to the initial forming matrix, where mesoporous molecular sieves with an ordered structure are used as the initial forming matrices.
Под молекулярными ситами с упорядоченной структурой подразумевают материалы с регулярной системой и узким распределением пор по размерам. Размер пор контролируемо регулируется в диапазоне от 2 до 500 нм, не характерном для обычных цеолитов. Узкое распределение пор по размерам идентифицируется методами рентгеновской или электронной дифракции в соответствующей размеру области малых брегговских углов [V.N. Romannikov, V.B. Fenelonov, A.V. Nosov, et al., Russ. Chem. Bull., v. 48, 10, Р. 1821 (1999)]. Molecular sieves with an ordered structure mean materials with a regular system and a narrow pore size distribution. The pore size is controlled in a range from 2 to 500 nm, which is not typical for ordinary zeolites. A narrow pore size distribution is identified by X-ray or electron diffraction methods in the corresponding size region of small Bragg angles [V.N. Romannikov, V.B. Fenelonov, A.V. Nosov, et al., Russ. Chem. Bull., V. 48, 10, R. 1821 (1999)].
На исходную образующую матрицу наносят вещество, содержащее углерод, нитрид углерода, карбиды металлов или карбид кремния, азот, нитрид бора. A substance containing carbon, carbon nitride, metal carbides or silicon carbide, nitrogen, boron nitride is applied to the initial forming matrix.
В случае, если на исходную образующую матрицу наносят вещество, содержащее углерод, проводят дополнительную обработку при высоких температурах (графитизацию). If a substance containing carbon is applied to the initial forming matrix, additional processing is carried out at high temperatures (graphitization).
Для получения непористых композитных наноструктурированных материалов вещество наносят на мезопористые молекулярные сита в количествах, достаточных для полного заполнения пористого пространства образующих матриц. To obtain nonporous composite nanostructured materials, the substance is applied to mesoporous molecular sieves in quantities sufficient to completely fill the porous space of the forming matrices.
Для получения пористых композитных наноструктурированных материалов вещество наносят на мезопористые молекулярные сита в количествах, недостаточных для полного заполнения пористого пространства образующих матриц. To obtain porous composite nanostructured materials, the substance is applied to mesoporous molecular sieves in quantities insufficient to completely fill the porous space of the forming matrices.
Для получения сплошных наноструктур (в том числе углеродных волокон), образующую матрицу, удаляют в кислотной или щелочной среде в зависимости от материала образующей исходной матрицы. To obtain continuous nanostructures (including carbon fibers), the forming matrix is removed in an acid or alkaline medium depending on the material of the forming initial matrix.
Для получения полых наноструктур (в том числе углеродных нанотрубок), образующую матрицу, удаляют в кислотной или щелочной среде в зависимости от материала образующей исходной матрицы. To obtain hollow nanostructures (including carbon nanotubes), the forming matrix is removed in an acid or alkaline medium depending on the material of the forming initial matrix.
Способ получения наноструктур (в том числе и углеродных нанотрубок) основан на темплатировании, с применением минеральных мезопористых молекулярных сит (ММС) типа МСМ-41, FSM-16, МСМ-48, SBA-15 и т.п. в качестве образующих матриц. Отличительной характеристикой ММС является особая регулярная организация пористого пространства. Так, например, поры МСМ-41 и его аналогов представляют собой гексагонально упакованные цилиндрические каналы, размеры которых в пределах одного образца варьируются в узком диапазоне (±1%). Ширина цилиндрических каналов может контролируемо регулироваться на стадии синтеза ММС и составлять 3 - 10 нм и более. Существуют также способы получения ММС с порами другой высокоорганизованной регулярной формы, но также определенного и четко контролируемого размера. Основная схема получения наноструктур заключается в нанесении гостевого компонента (углерода, нитрида углерода, нитрида бора, и т. д. ) на внутреннюю поверхность каналов ММС, например, из газовой фазы при пиролизе соответствующих продуктов при температурах 200 - 600oС. При этих температурах предшественники гостевого компонента пиролизуются на или у поверхности ММС. С течением времени отдельные молекулы предшественников олигомеризуются, становятся малолетучими и откладываются на поверхности ММС. Однако такие олигомеры остаются мобильными и в том случае, если скорость дальнейшей полимеризации гораздо ниже скорости миграции, олигомеры мигрируют по поверхности к термодинамически наиболее выгодным местам отложения. В ММС такие места сосредоточены на внутренней поверхности каналов, поскольку эта поверхность имеет отрицательную кривизну. Таким образом, отложение гостевых компонентов на внутренней поверхности каналов при определенных условиях может быть термодинамически выгодным, т.е. самопроизвольным. После того, как внутренняя поверхность каналов полностью покрывается гостевым компонентом, процесс пиролиза прекращают. Минеральную матрицу (ММС) можно удалить в кислотной или щелочной среде в зависимости от химического состава использованного ММС.The method for producing nanostructures (including carbon nanotubes) is based on templating using mineral mesoporous molecular sieves (MMS) such as MCM-41, FSM-16, MCM-48, SBA-15, etc. as forming matrices. A distinctive feature of MMS is the special regular organization of the porous space. So, for example, the pores of the MCM-41 and its analogues are hexagonally packed cylindrical channels, the sizes of which within a single sample vary in a narrow range (± 1%). The width of the cylindrical channels can be controlled at the stage of synthesis of MMS and can be 3 - 10 nm or more. There are also methods for producing MMS with pores of another highly organized regular form, but also of a certain and clearly controlled size. The basic scheme for producing nanostructures is to deposit a guest component (carbon, carbon nitride, boron nitride, etc.) onto the inner surface of MMS channels, for example, from the gas phase during the pyrolysis of the corresponding products at temperatures of 200 - 600 o С. At these temperatures guest component precursors are pyrolyzed at or near the surface of the MMS. Over time, individual precursor molecules oligomerize, become non-volatile, and are deposited on the surface of MMS. However, such oligomers remain mobile even if the rate of further polymerization is much lower than the migration rate, oligomers migrate along the surface to the thermodynamically most favorable deposition sites. In MMS, such places are concentrated on the inner surface of the channels, since this surface has a negative curvature. Thus, the deposition of guest components on the inner surface of the channels under certain conditions can be thermodynamically beneficial, i.e. spontaneous. After the inner surface of the channels is completely covered by the guest component, the pyrolysis process is stopped. The mineral matrix (MMS) can be removed in an acidic or alkaline environment depending on the chemical composition of the MMS used.
Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется на следующих примерах. The essence of the invention is illustrated by the following examples.
Пример 1. В качестве образующей матрицы применяют ММС типа МСМ-41 (химический состав - SiO2), поры которого образованы гексагонально упакованными цилиндрическими каналами. Диаметр каналов в ММС в пределах одного образца постоянен и составляет 3,5 нм. Объем пор, образованных этими каналами, составляет 1см3/г ММС. Нанесение углерода проводят из газовой фазы пиролитическим разложением СН2Сl2 (метилен хлорида) при температуре 550oС в течение 5 часов до полного объемного заполнения каналов ММС. Количество нанесенного углерода определяется объемом пор образующей матрицы и составляет при плотности углерода 2 г/см3 2 грамма углерода на грамм образующей матрицы. Полученный углеродсодержащий композит отжигают в присутствии кислорода при температуре 550oС. При этом газифицируется и удаляется аморфный углерод на внешней поверхности образующей матрицы, образовавшийся в ходе приготовления углеродсодержащего композита.Example 1. As the forming matrix, MMC type MCM-41 (chemical composition — SiO 2 ) is used, the pores of which are formed by hexagonal-packed cylindrical channels. The diameter of the channels in the MMS within a single sample is constant and is 3.5 nm. The pore volume formed by these channels is 1 cm 3 / g MMS. Carbon deposition is carried out from the gas phase by pyrolytic decomposition of CH 2 Cl 2 (methylene chloride) at a temperature of 550 o C for 5 hours until the MMSC channels are completely filled in volume. The amount of carbon deposited is determined by the pore volume of the forming matrix and at a carbon density of 2 g / cm 3 2 grams of carbon per gram of the forming matrix. The resulting carbon-containing composite is annealed in the presence of oxygen at a temperature of 550 o C. In this case, amorphous carbon is gasified and removed on the outer surface of the matrix forming during the preparation of the carbon-containing composite.
Пример 2. Условия примера 1. Дополнительно проводят растворение минеральной матрицы (МСМ-41) в концентрированной HF. Затем осадок тщательно промывают в бидистиллированной воде и высушивают. В результате получаются отдельные прямые углеродные цилиндры (волокна), внешний диаметр которых определяется внутренним диаметром каналов образующей матрицы и составляет ~3,5 нм. Длина таких волокон составляет ~0,2 мкм. Example 2. The conditions of example 1. Additionally, a mineral matrix (MSM-41) is dissolved in concentrated HF. Then the precipitate is washed thoroughly in double-distilled water and dried. As a result, individual straight carbon cylinders (fibers) are obtained, the outer diameter of which is determined by the inner diameter of the channels of the generatrix of the matrix and is ~ 3.5 nm. The length of such fibers is ~ 0.2 μm.
Пример 3. Условия примера 1, за исключением того, что нанесение углерода приостанавливают до полного заполнения каналов образующей матрицы. При нанесении 1 грамма углерода на грамм исходной образующей матрицы диаметр каналов уменьшается и составляет ~2,5 нм. Полученный углеродсодержащий композит является пористым в отличие от углеродсодержащего композита, полученного в примере 1. Example 3. The conditions of example 1, except that the deposition of carbon is suspended until the channels of the forming matrix are completely filled. When applying 1 gram of carbon per gram of the initial forming matrix, the diameter of the channels decreases and amounts to ~ 2.5 nm. The resulting carbon-containing composite is porous in contrast to the carbon-containing composite obtained in example 1.
Пример 4. Условия примера 3. Дополнительно проводят удаление образующей матрицы аналогично удалению по примеру 2. В результате получаются отдельные прямые полые углеродные волокна (углеродные нанотрубки), внешний диаметр которых определяется внутренним диаметром каналов образующей матрицы и составляет ~ 3,5 нм, внутренний диаметр составляет ~2,5 нм. Длина таких нанотрубок составляет ~0,2 мкм. Example 4. Conditions of Example 3. Additionally, the removal of the generatrix of the matrix is carried out similarly to the removal of Example 2. The result is individual straight hollow carbon fibers (carbon nanotubes), the outer diameter of which is determined by the inner diameter of the channels of the generatrix and is ~ 3.5 nm, the inner diameter is ~ 2.5 nm. The length of such nanotubes is ~ 0.2 μm.
Пример 5. Условия примеров 1 - 4. Дополнительно проводится графитизация углерода в инертной атмосфере при температуре 1500oС с целью повышения кристалличности углеродных наноструктур.Example 5. The conditions of examples 1 to 4. Additionally carried out graphitization of carbon in an inert atmosphere at a temperature of 1500 o With in order to increase the crystallinity of carbon nanostructures.
Пример 6. Условия примеров 1 - 4, отличающиеся тем, что вместо углерода наносится нитрид бора. В качестве предшественников нитрида бора используют триэтиламин боран и аммиак. Нанесение проводят из газовой фазы при температуре 400oС.Example 6. The conditions of examples 1 to 4, characterized in that instead of carbon boron nitride is applied. Triethylamine borane and ammonia are used as precursors of boron nitride. Application is carried out from the gas phase at a temperature of 400 o C.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получать пористые и непористые наноструктурированные материалы, а также чистые регулярные наноструктуры (в том числе и полые и не полые нанотрубки). Процесс получения протекает в сравнительно мягких температурных условиях без использования уникального высокотемпературного оборудования. Геометрические характеристики наноструктур зависят от геометрии пористого пространства образующей матрицы, в качестве которой используются мезопористые молекулярные сита и могут регулируемо изменяться в зависимости от требуемых характеристик конечного продукта. As can be seen from the above examples, the proposed method allows to obtain porous and non-porous nanostructured materials, as well as pure regular nanostructures (including hollow and non-hollow nanotubes). The production process proceeds under relatively mild temperature conditions without the use of unique high-temperature equipment. The geometric characteristics of nanostructures depend on the geometry of the porous space of the forming matrix, which is used as mesoporous molecular sieves and can be controlled to vary depending on the required characteristics of the final product.
Наноструктурированные материалы могут найти применение в принципиально новых нанотехнологиях: в катализе и малоразмерной химии и физике (химии и физики одно- и двумерных материалов), для иммобилизации белков, ферментов и других сложных катализаторов, в качестве носителей лекарственных препаратов направленного и пролонгированного действия; в хиральной химии, ультратонкой очистке и разделении газовых и жидких сред; в наноэлектронике (в качестве элементов памяти, наноэлектрических проводников и полупроводников, наноматериалов с новыми магнитными и электрическими свойствами и высокими механическими характеристиками); особый интерес представляет возможность применения таких материалов для хранения водорода, метана, лития и других веществ и т. д. Nanostructured materials can find application in fundamentally new nanotechnologies: in catalysis and small-sized chemistry and physics (chemistry and physics of one- and two-dimensional materials), for the immobilization of proteins, enzymes and other complex catalysts, as carriers of directed and prolonged action drugs; in chiral chemistry, ultrafine purification and separation of gas and liquid media; in nanoelectronics (as memory elements, nanoelectric conductors and semiconductors, nanomaterials with new magnetic and electrical properties and high mechanical characteristics); Of particular interest is the possibility of using such materials for the storage of hydrogen, methane, lithium and other substances, etc.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125151A RU2179526C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125151A RU2179526C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99125151A RU99125151A (en) | 2001-09-20 |
| RU2179526C2 true RU2179526C2 (en) | 2002-02-20 |
Family
ID=20227523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99125151A RU2179526C2 (en) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2179526C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2452037C2 (en) * | 2010-02-17 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет", БашГУ | System of data transfer with nanoresistors |
| RU2460166C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-08-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Method of producing semiconductor nanostructure |
| RU2462412C2 (en) * | 2008-02-05 | 2012-09-27 | Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн | Method to form nanosized pattern on substrate (versions) and structure with pattern comprising nanosized self-assembled self-built structures |
| RU2475503C2 (en) * | 2007-08-16 | 2013-02-20 | ЛЕНКСЕСС Дойчланд ГмбХ | Conjugated diene-based nanostructured polymers |
| WO2014059440A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | The Penn State Research Foundation | Synthesis of micro-sized interconnected si-c composites |
| RU2530124C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Carbon material and method for production thereof |
| RU2543696C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Солар Дотс" | Method of formation of array of quantum points of increased density |
| RU2676801C1 (en) * | 2017-10-02 | 2019-01-11 | Юрий Владимирович Горюнов | Method of obtaining lateral nanostructures |
-
1999
- 1999-11-29 RU RU99125151A patent/RU2179526C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| W.Z. LI, Large - Scale Synthesis of Aligned Carbon Nanotubes, Science, 1996, v. 274, p.p. 1701-1703. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475503C2 (en) * | 2007-08-16 | 2013-02-20 | ЛЕНКСЕСС Дойчланд ГмбХ | Conjugated diene-based nanostructured polymers |
| RU2462412C2 (en) * | 2008-02-05 | 2012-09-27 | Интернэшнл Бизнес Машинз Корпорейшн | Method to form nanosized pattern on substrate (versions) and structure with pattern comprising nanosized self-assembled self-built structures |
| RU2452037C2 (en) * | 2010-02-17 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет", БашГУ | System of data transfer with nanoresistors |
| RU2460166C1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-08-27 | Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН | Method of producing semiconductor nanostructure |
| WO2014059440A1 (en) * | 2012-10-12 | 2014-04-17 | The Penn State Research Foundation | Synthesis of micro-sized interconnected si-c composites |
| US9269949B2 (en) | 2012-10-12 | 2016-02-23 | The Penn State Research Foundation | Synthesis of micro-sized interconnected Si-C composites |
| RU2530124C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Carbon material and method for production thereof |
| RU2543696C2 (en) * | 2013-07-12 | 2015-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Солар Дотс" | Method of formation of array of quantum points of increased density |
| RU2676801C1 (en) * | 2017-10-02 | 2019-01-11 | Юрий Владимирович Горюнов | Method of obtaining lateral nanostructures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Inagaki et al. | Materials science and engineering of carbon: fundamentals | |
| Mubarak et al. | An overview on methods for the production of carbon nanotubes | |
| Journet et al. | Production of carbon nanotubes. | |
| US7011771B2 (en) | Method of making carbon nanotubes on a substrate | |
| Prasek et al. | Methods for carbon nanotubes synthesis | |
| Teo et al. | Catalytic synthesis of carbon nanotubes and nanofibers | |
| EP1413550B1 (en) | Method and device for synthesizing high orientationally arranged carbon nanotubes by using organic liquid | |
| JP2006188389A (en) | Method for production of high-purity two- to five-walled carbon nanotube, and composition containing the same | |
| JP2006342011A (en) | Carbon nanotube-carbon fiber composite and method for producing the same | |
| RU2179526C2 (en) | Method of preparing solid-phase nanostructurizing materials | |
| JP2009148758A (en) | Apparatus and method for manufacturing catalyst for carbon nanotube by using spray pyrolysis method | |
| Bhagabati et al. | Synthesis/preparation of carbon materials | |
| KR20120092344A (en) | Fabrication method of carbon nanotube or carbon nanofiber using metal-organic frameworks, and the carbon nanotube or carbon nanofiber thereby | |
| JP2020531391A (en) | Methods and equipment for the synthesis of carbon nanotubes | |
| KR20020040644A (en) | Multi-walled carbon nanotube and a manufacturing method thereof | |
| KR101038231B1 (en) | Platelet-type slit vapor-grown carbon fiber and process for production thereof | |
| Kalaiselvan et al. | Morphology of entangled multiwalled carbon nanotubes by catalytic spray pyrolysis using Madhuca longifolia oil as a precursor | |
| RU2546154C1 (en) | Nanocomposite based on nitrogen-containing carbon nanotubes with encapsulated cobalt and nickel particles and method of obtaining thereof | |
| JP2890548B2 (en) | Carbonaceous fiber and method for producing the same | |
| Rao et al. | Nanostructured forms of carbon: an overview | |
| Gedik et al. | Chemical vapor deposition synthesis of carbon nanotube using pyrolysis gas products of apricot kernel shell | |
| Rath | Carbon Nanofibers: Synthesis, Properties and Applications | |
| KR20190090531A (en) | Method for manufacturing carbon nanotube using carbon substrate | |
| Resasco et al. | Structure and Applications of Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) Synthesized Using the CoMoCAT® Method | |
| Sarathchandran et al. | Introduction to carbon |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101130 |