SI20688A - Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin - Google Patents

Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin Download PDF

Info

Publication number
SI20688A
SI20688A SI200000245A SI200000245A SI20688A SI 20688 A SI20688 A SI 20688A SI 200000245 A SI200000245 A SI 200000245A SI 200000245 A SI200000245 A SI 200000245A SI 20688 A SI20688 A SI 20688A
Authority
SI
Slovenia
Prior art keywords
nanotubes
synthesis
transition metal
ampoule
chemical transport
Prior art date
Application number
SI200000245A
Other languages
English (en)
Inventor
Maja Rem�kar
Ale� Mrzel
Zora �KRABA
D. Dragan MIHAILOVI�
Igor MU�EVI�
Original Assignee
Institut "Jo�Ef Stefan"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut "Jo�Ef Stefan" filed Critical Institut "Jo�Ef Stefan"
Priority to SI200000245A priority Critical patent/SI20688A/sl
Priority to EP01970499A priority patent/EP1339637A1/en
Priority to AU2001290499A priority patent/AU2001290499A1/en
Priority to US10/398,759 priority patent/US20040062708A1/en
Priority to PCT/SI2001/000027 priority patent/WO2002030814A1/en
Publication of SI20688A publication Critical patent/SI20688A/sl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/20—Methods for preparing sulfides or polysulfides, in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
    • C01B19/007—Tellurides or selenides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C01G1/12—Sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00—Compounds of molybdenum
    • C01G39/06—Sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00—Compounds of tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/605—Products containing multiple oriented crystallites, e.g. columnar crystallites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13—Nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • C01P2004/86—Thin layer coatings, i.e. the coating thickness being less than 0.1 time the particle radius

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Izum se nanaša na postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta ob dodatku fulerenov. Po tem postopku dobimo nanocevčice dihalkogenidov prehodnih kovin. Nanocevčice so heksagonalno urejene v obliki igličastih svežnjev. Postopek obsega metodo kemijskega transporta pri katerem so poleg halogenov (jod in/ali brom) uporabljeni še fulereni pri pogojih, pri katerih so fulereni v parni fazi. Kemijska transportna reakcija poteka v kvarčni ampuli, ki je zataljena pri podtlaku večjem kot 5x10-3 torr. Temperatura v vročem delu ampule je višja kot 830 stopinj celzija.ŕ

Description

POSTOPEK ZA SINTEZO
NANOCEVČIC DIHALKOGENIDOV PREHODNIH KOVIN
Predmet izuma, področje tehnike, v katero spada izum
Predmet izuma je postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta ob dodatku fulerenov. Izum spada na področje anorganske kemije, kemije ogljika in kemije dihalkogenidov prehodnih kovin. Izum se nanaša na sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta ob dodatku fulerenov. Ta postopek omogoča sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin.
Tehnični problem
Dihalkogenidi prehodnih kovin TX2, kjer je T prehodna kovina (npr. volfram, molibden, cirkonij, hafnij, titan, renij, niobij itd.) in X halkogen (npr. selen, žveplo itd.) so plastni kristali, kjer se izmenjujejo plasti prehodne kovine in halkogena v zaporedju ΧΤΧΧΤΧ.
V nekaj zadnjih letih so opazili, da tvorijo pri določenih pogojih sinteze nekateri dilhalkogenidi prehodnih kovin sferične in cilindrične oblike. Tako so odkrili čebulne oblike - opisano v Y. Feldman et al., Science 26Ί, 111 (1995), L. Margulis et al, Nature 365, 113 (1993) in R. Tenne, Adv. Mater. 7, 965 (1995) in nanotubice WS2 in MoS2 opisano v A. Rothschild et al J. Meter. Innov 3, 145 (1999),. M. Remskar et al., App. Phys. Lett. 74, 3633 (1999) in M. Remskar et al., Appl Phys. Lett. 69, 351 (1996). Pri segrevanju tankih filmov oksidov prehodnih kovin v toku H2S nastanejo tudi anorganske strukture podobne fulerenom - opisano v R. Tenne et al. , Patentna baza ZDA: Patent številka 5,958,358.
-2-2Nekateri dihalkogenidi prehodnih kovin so tehnološko zelo pomembne spojine (npr. M0S2, WS2) na različnih področjih (npr. maziva, katalizatorji ). Potencialno so dihalkogenidi prehodnih kovin uporabni za elektrokemične in fotovoltaične sončne celice - opisano v H. D. Abruna and A. J. Bard, J. Electrochem. Soc. 129, 673 (1982) in G. Djemal et al., Sol. Energy Mater. 5,403 (1981), baterijske katode - opisano v J. Rouxel and R. A. Breč, Rev. Mater. Sci., 16, 137 (1986), katalizatoije - opisano v R. R. Chianelli, Catal. Rev. Sci. Eng. 26,361 (1984) in maziva- opisano v H. Dimigen et al., Thin Solid Films 64,221 (1979).
Raziskave mikrokristaliničnih in nanokristaliničnih polprevodnikov so postale v zadnjem času zelo intenzivne, saj se optične in elektronske lastnosti razlikujejo od tistih v monokristalih. Magnetne, kemične in mehanske lastnosti so zelo odvisne od velikosti delcev. S kontrolo ne samo velikosti, temveč tudi same strukture bi lahko dobili delce z zelo zanimivimi lastnostmi- opisano v A. P. Alivisatos, J. Phys. C. 100, 13 226 (1996) in B. Murray et al., J. Am. Chem. Soc. 115, 8706 (1993).
Tako so na primer anorganski fulerenom podobni delci MoS2 in WS2 zelo obetavni za trdna maziva - opisano v Y. Rapoport, et al., Nature , 387, 791 (1997). Teoretični izračuni kažejo, da bi bile lahko nanocevčice MS2 s primernim premerom in pravilno kiralnostjo tudi emitorji svetlobe in s tem uporabne v elektro - optičnih napravah - opisano v G. Seifert et al., Phys. Rew. Lett. 88, 146 (2000).
Nanocevčice WS2 uporabljene v konicah vrstičnega mikroskopa izboljšajo kvaliteto slike opisano v A. Rothschild, Appl. Phys. Lett. 75, 4025 (1999).
Tehnični problem predstavlja sinteza makroskopskih količin nepoškodovanih nanocevčic dilhalkogenidov prehodnih kovin z enakimi premeri in brez primesi dodatnih oblik dilhalkogenidov prehodnih kovin (npr. plastnih kristalov, čebulnih oblik ali fulerenom podobnih struktur).
-3-3Stanje tehnike
Nanocevčice M0S2 in WS2 so bile sintentizirane na nekaj različnih načinov - z metodo kemijskega transporta- opisano v M. Remskar et al., App Phys. Lett. 74, 3633 (1999) in M. Remskar et al., Appl Phys. Lett. 69. 351 (1996), s segrevanjem tankih filmov oksidov prehodnih kovin v toku H2S -opisano v R. Tenne et al., United States Patent 5,958,35& Sept 28 (1999) in A. Rothschild et al., J. Meter.Innov 3, 145 (1999), s segrevanjem poroznega aluminija predhodno omočenega v raztopini amonijevega tiomolibdata pri 450’C - opisano v C. M. Zelenski et al., J. Am. Chem. Soc., 120, 734 (1998).
Z metodo kemijskega transporta dobimo večino transportiranega materiala v obliki plastnih kristalov, cevčice pa so različih premerov (tipično od 20 nm do 10 pm); pri drugih metodah pa so nanocevčice zelo pogosto deformirane. Do sedaj poznane metode še zdaleč ne omogočajio sinteze makroskopskih količin kvalitetnih homogenih nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin.
Pregledane so bile japonska, evropska in ameriška patentna baza, ter publikacije od leta 1991 dalje, vendar do sedaj še ni bil poznan in opisan postopek za sintezo cevčic dilhalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta ob dodatku fulerenov.
Naloga in cilj izuma
Naloga in cilj izuma je sinteza nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin.
Po izumu je naloga rešena s postopkom za sintezo nanocevčic prehodnih kovin po neodvisnem patentnem zahtevku.
-4-4Opis rešitve problema
Izum bo opisan z izvedbenim primerom, eksperimentom in predstavljen s slikami, ki kažejo:
Sl. la: Shematski prikaz kvarčne ampule pred transportno reakcijo.
Sl. Ib: Shematski prikaz kvarčne ampule po poteku transporta.
Sl. 2a: Elektronski vrstični posnetek površine transportiranega materiala: samourejanje svežnjev nanocevk v mikronske strukture.
Sl. 2b: Elektronski vrstični posnetek površine transportiranega materiala: urejena rast svežnjev nanocevk.
Sl. 2c: Elektronski vrstični posnetek površine transportiranega materiala: tipičen zaključek svežnjev nanocevk.
Sl. 3: Visoko ločljivostna presevna elektronska mikroskopija sveženjev nanocevčic v vzdolžni smeri.
Sl. 4: S transmisijsko elektronsko difrakcijo dobimo uklonski vzorec, ki razkriva skladno rast posameznih vlaken - nanocevk v kristalno strukturo.
Sl. 5: Transmisijski elektronski difrakcijski posnetek prikazuje sveženj vzporednih nanocevk M0S2 z atomsko ločljivostjo.
Sl. 6a: Model cevčic: Prečni prerez urejenih nanocevčic M0S2.
Sl. 6b: Model cevčic: Model posameznih nanocevčic M0S2.
Pred tem opisani tehnični problem lahko rešimo z metodo kemijskega transporta ob dodatku fulerenov. Kemijska transportna reakcija temelji na dejstvu, da pride v sistemu, v katerem je trdna snov v ravnovesju z več parnimi komponentami, do prenosa materiala, če se v sistemu ravnotežje spreminja, na primer, če obstaja določen temperaturni gradient opisano v R. Nitsche, J. Phys. Chem. Solids 17,163 (1960).
-5-5Reakcijo smo izvedli v evakuirani kvarčni ampuli, v katero smo dali predhodno sintentizirano spojino TX2, jod (J2) in C60. Reakcijo smo izvedli v triconski peči. Jod je na višji temperaturi sublimiral in vzpostavilo se je kemijsko ravnotežje TX2 + J2 <=> TJ2 + X2. Molekule TJ2 so se zaradi temperaturnega gradienta transportirale na hladnejši konec ampule (slika 1, cona B), kjer seje prehodna kovina zaradi nižje temperature spet spojila z vplinjenim halkogenom v TX2, sproščeni jod pa je deloma znova sodeloval v transportu, delno pa se je vgrajeval v transportirani material. Pri procesu gradnje v hladnejšem delu cone B je prišlo do tvorbe nanocevčic MoS2 z vgrajenim jodom v kanalih med cevkami.
Izvedbeni primer sinteze nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin
Sinteza nanocevčic MoS2
Nanocevčice MoS2 so bile sintentizirane po jodovi transportni metodi ob dodatku fulerena C60. Znano je, da pri določenih pogojih jodove transportne reakcije (brez dodatka fulerena) poleg plastnih kristalov nastanejo tudi mikrocevke MoS2 -opisano v M. Remskar et al.; Appl. Phys. Lett. 69,351 (1996).
Tovrstna transportna metoda v povezavi s fulereni doslej še ni bila uporabljena za rast nanocevk.
Eksperiment
1. Sinteza MoS2
V kvarčno ampulo premera 16 mm in dolžine 130 mm smo zatehtali 1,799 g molibdenove pločevine in 1,202 g prahu sublimiranega žvepla ter ampulo evakuirali do 9,33 10'3 Pa. Ampulo smo nato vstavili v Lindbergovo peč STF 55346C tako, da je bil material enakomerno razporejen po vsej ampuli. Zaradi močne eksotermne reakcije med
-6-6elementoma smo ampulo počasi (5 °C/h) segrevali do 850 °C. Po 72 urah na 850 0 C smo pričeli z ohlajanjem 17 °C/h do sobne temperature. Ko je bila ampula ohlajena, smo jo nekajkrat dobro pretresli in dali ponovno v peč v homogenizacijo. Ampulo smo ponovno segreli na 850 0 C, tokrat s hitrostjo segrevanja 34 0 C/h, jo tam pustili 144 ur in ohladili do 50 0 C s hitrostjo 17 °C/h. S tem je bila sinteza molibdenovega disulfida končana.
2. Sinteza nanocevčic M0S2
V kvarčno ampulo s premerom 1.9 cm in dolžine 20 cm smo dali 0,610 g M0S2 sintentiziranem po zgoraj opisanem postopku, 0,028 g C60 0,313 g J2. Ampulo smo izčrpali do tlaka 0,33 Pa in zatalili. Začetni M0S2 iz cone A se je postopoma transportiral v cono B (slika 1 ). Postopek rasti lahko razdelimo v dva dela: termično čiščenje cone B in kemijsko transportno reakcijo. Proces sinteze je potekal v triconski peči LINDBERG STF 55346C.
Postopek rasti
1. Termično čiščenje :
Ampulo smo segrevali tako, da je bila temperatura v coni B višja kot v coni A in s tem očistili cono B, kjer pride do rasti kristalov transportiranega materiala. V 24 urah smo segreli cono A na temperaturo 875 °C (0.59 °C/min), cono B pa do temperature 900 °C (0.6 °C/min). Obe coni sta istočasno dosegli navedeni temperaturi. Po 24 urah smo začeli z ohlajanjem. Cono A smo v korakih 0.02 °C/min ohladili do temperature 850 °C, cono B pa v korakih 0.11 °C/min do temperature 736°C.
-7-72. Kemijska transportna reakcija
Kemijska transportna reakcija je potekala s prenosom materiala iz cone A, segrete na 850 0 C, v cono B, segreto na 736 °C. Reakcija je potekala 3 tedne, nato smo ampulo počasi ohladili na sobno temperaturo: cono A s hitrostjo ohlajanja 0.28 °C/ min in cono B s hitrostjo ohlajanja 0.25 °C/min. Transportiralo se je približno 7 % izhodnega materiala M0S2 , ki se nabere na zadnjih nekaj centimetrih cone B v obliki tanke folije. Jod in C60 odstranimo z raztapljanjem v CS2, dobljene folijo pa speremo s heksanom in posušimo pri sobni temperaturi v vakuumu.
Strukturne ter kemične analize
1. Rentgenska energijska spektroskopija (EDX)
Rentgenska energijska spektroskopija posneta na mikroskopu TEM-Jeol 2000 FX kaže, da je material sestavljen iz molibdena, žvepla in joda.
2. Rentgenska fluorescenčno spektrometrija
Z rentgensko fluorescenčno spektrometrijo dobimo, da je v vzorcu vsebnost molibdena in žvepla v molskem razmerju 1 : 2 (M0S2), imamo pa še okoli 20 masnih odstotkov joda. Fulerena C<,o z ionizacijsko masno spektromerijo ne opazimo.
3. Vrstična elektronska mikroskopija (SEM) (slika 2)
Tanka folija je sestavljena iz igličastih svežnjev, ki rastejo pravokotno na kvarčni substrat in se končajo v obliki konic. Tipični premer posameznega svežnja je 0.5 mikrometrov, dolžine pa nekaj deset mikrometrov. Na sliki posnetim s SEM Philips XL 30FEG lahko
-8-8opazimo težnjo po samourejanju (slika 2a), skladno rast posameznih svežnjev (slika 2b) in tipične zaključke svežnjev (slika 2c). Vidna je tudi nadaljna sestavljenost svežnjev, ter spiralno zvijanje gradnikov posameznega svežnja.
4. Visoko ločljivostna presevna elektronska mikroskopija (HRTEM) (slika 3), (slika 4)
Visoko ločljivostna presevna elektronska mikroskopija s 300 keV Philips CM 300 je pokazala, daje posamezni sveženj sestavljen iz gosto zloženih heksagonalno razporejenih vlaken z enakimi premeri. Razdalja med vdolžnima osema dveh sosednjih vlaken je 0.96 nm. Razdalja med ravninami vlaken je 0.83 nm, kar se ujema z rezultati transmisijske elektronske difrakcije in z rezultati rentgenske spektroskopije.
Svežnje cevčic je mogoče preprosto razbiti na posamezne gradnike - nanocevke. Tanko folijo smo dispergirali eno uro v ultrazvoku v etanolu in dobljeno suspezijo posneli z Jeol JEM-2010F. Slika 4 prikazuje sveženj vzporednih nanocevke z atomsko ločljivostjo. Kot med vrstami atomov in osjo cevke je 60, kar enolično določa tip nanocevk.
5. Transmisijsko elektronsko difrakcijo (TED) (slika 5) in rentgenska difrakcija
Z transmisijsko elektronsko difrakcijo dobimo uklonski vzorec, ki razkriva skladno rast posameznih vlaken - nanocevk v kristalno strukturo (slika 4). Zelo velika perioda z velikostjo 1.2 nm (A-A) je prisotna v vzdolžni smeri svežnja kot posledica superpozicije dveh močnih posameznih period: 0.2 nm (y) in 0.3 nm (x). Pravokotno na vzdolžno os v svežnju dobimo dominantno periodo 0.83 nm (označeno z *) ki predstavlja najkrajšo razdaljo med ravninami nanocevk. Delno deformirana heksagonalna mreža refleksov z indeksi pripada vsoti uklonov na posameznih nanocevkah. Refleks 010, ki določa medmrežno razdaljo 0.27 nm, se prekriva z enim od refleksov, ki pripada že omenjeni periodi 0.83 nm. Poleg tega dobimo močan signal pod točko (010), ki je posledica periode
-9-90.31 nm. V difrakcijskem spektru dobimo intenzivne vrhove pri razdaljah, ki ustrezajo medmrežnih razdaljam : 0.35 nm, 0.315 nm, 0.28 nm in 0.2 nm (slika 5 ).
6. Model (slika 6)
Vse eksperimentalno dobljene podatke lahko pojasnimo z modelom kjer so enoplastne nanocevčice M0S2 sestavljene iz žveplo-molibden-žveplovih cilindrov (slika 6a). Z upoštevanjem kovalentnih polmerov atomov je premer notranjega žveplovega cilindra 0.32 nm, molibdenovega 0.58 nm in zunanjega žveplovega 0.75 nm. Premer notranje luknje je 0.1 nm. Debelina plašča se ujema z debelino trojne plasti S-Mo-S v plastnem kristalu MoS2, ki je 0.319 nm. Tudi dolžine vezi med molibdenom in žveplom je enaka kot v plastnem kristalu. Dihedralni kot S-Mo-S za notranjo in zunanjo plast je 63° in 66°, medtem ko je v plastnem kristalu 81.5°. S povečanjem osnovne celice se kot zmanjša za 9°: dodatnih 6° (notranja plast) oziroma 9° (zunanja plast) pa je posledica spremenjene geometrije. Bližina molibdenovega in žveplovega atoma v sosednjih (110) plasteh zahteva razširitev osnovne celice vdolž osi cevčice za okoli 33 %. Koordinacijo molibdenovega atoma lahko pojasnimo z deformirano trigonalno prizmatično ali deformirano oktaedrično razporeditvijo. Obe razlagi sta v modelu enakovredni.
Nanocevčice M0S2 so v svežnju haksagonalno razporejene. Žveplovi atomi sosednjih nanocevke so odaljeni 0.35 nm (slika 6a) Jodovi atomi, ki so eden od drugega odaljeni vsaj 0.43 nm se nahajajo v trigonalnih votlinah med nanocevčicami. Nanocevčice so skupinsko premaknjene vzdolž njihove osi za 1/ 4 dolžine celice .
Časovna obstojnost in ponovljivost sinteze
Nanocevčice M0S2 so obstojne na zraku pri sobnih pogojih. Obstojnost spojine in ponovljivost sinteze smo kontrolirali s presevno elektronsko difrakcijo.
-10-10Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin torej obsega sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta pri katerem so poleg halogenov joda in/ali broma uporabljeni Še fulereni pri pogojih, pri katerih so fulereni v parni fazi. Oblika nanocevčic v obliki igličastih svežnjev nanocevčic sestavljenih iz heksagonalno razporejenih nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin. Kemijski transport poteka v kvarčni ampuli. Podtlak v ampuli pri zataljevanju ampule večji kot 0,66 Pa. Temperatura v vročem delu ampule pri poteku kemijskega transporta višja kot 830 °C.

Claims (5)

  1. PATENTNI ZAHTEVKI
    1. Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin, označen s tem, da obsega sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin z metodo kemijskega transporta pri katerem so poleg halogenov joda in/ali broma uporabljeni še fulereni pri pogojih, pri katerih so fulereni v parni fazi.
  2. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da je oblika nanocevčic v obliki igličastih svežnjev nanocevčic sestavljenih iz heksagonalno razporejenih nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin.
  3. 3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da kemijski transport poteka v kvarčni ampuli.
  4. 4. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, daje podtlak v ampuli pri zataljevanju ampule večji kot 0,66 Pa.
  5. 5. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, daje temperatura v vročem delu ampule pri poteku kemijskega transporta višja kot 830 °C.
SI200000245A 2000-10-10 2000-10-10 Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin SI20688A (sl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI200000245A SI20688A (sl) 2000-10-10 2000-10-10 Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin
EP01970499A EP1339637A1 (en) 2000-10-10 2001-10-08 A process for the synthesis of nanotubes of transition metal dichalcogenides
AU2001290499A AU2001290499A1 (en) 2000-10-10 2001-10-08 A process for the synthesis of nanotubes of transition metal dichalcogenides
US10/398,759 US20040062708A1 (en) 2000-10-10 2001-10-08 Process for the synthesis of nanotubes of transition metal dichalcogenides
PCT/SI2001/000027 WO2002030814A1 (en) 2000-10-10 2001-10-08 A process for the synthesis of nanotubes of transition metal dichalcogenides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI200000245A SI20688A (sl) 2000-10-10 2000-10-10 Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SI20688A true SI20688A (sl) 2002-04-30

Family

ID=20432737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SI200000245A SI20688A (sl) 2000-10-10 2000-10-10 Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20040062708A1 (sl)
EP (1) EP1339637A1 (sl)
AU (1) AU2001290499A1 (sl)
SI (1) SI20688A (sl)
WO (1) WO2002030814A1 (sl)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001065056A1 (en) * 2000-03-02 2001-09-07 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Wireless downhole measurement and control for optimizing gas lift well and field performance
ATE446278T1 (de) * 2002-08-24 2009-11-15 Haldor Topsoe As Rheniumsulfid nanoröhrenmaterial und verfahren zur herstellung
CN100490205C (zh) * 2003-07-10 2009-05-20 国际商业机器公司 淀积金属硫族化物膜的方法和制备场效应晶体管的方法
US7531209B2 (en) 2005-02-24 2009-05-12 Michael Raymond Ayers Porous films and bodies with enhanced mechanical strength
US7744793B2 (en) 2005-09-06 2010-06-29 Lemaire Alexander B Apparatus and method for growing fullerene nanotube forests, and forming nanotube films, threads and composite structures therefrom
US7850778B2 (en) 2005-09-06 2010-12-14 Lemaire Charles A Apparatus and method for growing fullerene nanotube forests, and forming nanotube films, threads and composite structures therefrom
CN1328157C (zh) * 2006-03-02 2007-07-25 浙江大学 一种制备非层状硫化物纳米管的方法
WO2007143026A2 (en) 2006-05-31 2007-12-13 Roskilde Semiconductor Llc Linked periodic networks of alternating carbon and inorganic clusters for use as low dielectric constant materials
US7790234B2 (en) 2006-05-31 2010-09-07 Michael Raymond Ayers Low dielectric constant materials prepared from soluble fullerene clusters
US7883742B2 (en) 2006-05-31 2011-02-08 Roskilde Semiconductor Llc Porous materials derived from polymer composites
US7875315B2 (en) 2006-05-31 2011-01-25 Roskilde Semiconductor Llc Porous inorganic solids for use as low dielectric constant materials
SI2132142T1 (sl) 2007-03-30 2015-12-31 Institut "JoĹľef Stefan" (IJS) Postopek za sintezo nanocevk in fulerenom podobnih nanostruktur dihalkogenidov prehodnih kovin, kvazi enodimenzionalnih struktur prehodnih kovin in oksidov prehodnih kovin

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5958358A (en) * 1992-07-08 1999-09-28 Yeda Research And Development Co., Ltd. Oriented polycrystalline thin films of transition metal chalcogenides
IL118378A0 (en) * 1996-05-22 1996-09-12 Yeda Res & Dev Method and apparatus for preparing inorganic fullerene-like nanoparticles of transition metal chalcogenides having predetermined size and shape
IL119719A0 (en) * 1996-11-29 1997-02-18 Yeda Res & Dev Inorganic fullerene-like structures of metal chalcogenides

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002030814A1 (en) 2002-04-18
US20040062708A1 (en) 2004-04-01
AU2001290499A1 (en) 2002-04-22
EP1339637A1 (en) 2003-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ivanovskii Non-carbon nanotubes: synthesis and simulation
US5958358A (en) Oriented polycrystalline thin films of transition metal chalcogenides
SI20688A (sl) Postopek za sintezo nanocevčic dihalkogenidov prehodnih kovin
Liu et al. Synthesis of different magnetic carbon nanostructures by the pyrolysis of ferrocene at different sublimation temperatures
KR100519418B1 (ko) 신규한 구조와 물성을 보유한 탄소 미세 입자
CN100355649C (zh) 一种原位共生铁纳米线填充在薄壁碳纳米管的方法
Eliseev et al. Preparation and properties of single-walled nanotubes filled with inorganic compounds
US8007756B2 (en) Process for the synthesis of nanotubes and fullerene-like nanostructures of transition metal dichalcogenides, quasi one-dimensional structures of transition metals and oxides of transition metals
JP4125638B2 (ja) Ｖ族遷移金属ダイカルコゲナイド結晶からなるナノファイバー又はナノチューブ並びにその製造方法
Li et al. Synthesis and properties of aligned ZnO microtube arrays
Shen et al. Synthesis and Structures of High-Quality Single-Crystalline II3− V2 Semiconductors Nanobelts
Denholme et al. Growth and characterisation of titanium sulphide nanostructures by surface–assisted vapour transport methods; from trisulphide ribbons to disulphide nanosheets
Pokropivny Non-Carbon Nanotubes (Review). Part 1. Synthesis Methods
Margulis et al. Nucleation of $\bf WS_2 $ Fullerenes at Room Temperature
Liu et al. Structure and field-emission properties of W/WO2. 72 heterostructures fabricated by vapor deposition
Remškar et al. High-temperature fibres composed of transition metal inorganic nanotubes
Remškar et al. Inorganic nanotubes: self-assembly and geometrical stabilisation of new compounds
KR20050095828A (ko) 나노구조물
Rao et al. Nanostructured forms of carbon: an overview
Yang et al. Self-confined vapour-liquid-solid growth of SnS/SiOx core/shell nanowires
Baran Spontaneous growth of petal crystals in fullerite films
Burnin et al. Direct growth by arc discharge and computational study of zinc sulfide nanotubes
Tenne Inorganic fullerene-like structures and inorganic nanotubes from 2-D layered compounds
Elassaad Low Temperature Carbon Nanotube Synthesis
Feldman et al. Preparation of nested fullerenes and nanotubes of MoS2

Legal Events

Date Code Title Description
IF Valid on the event date
KO00 Lapse of patent

Effective date: 20060517