Web design by Aleksey D. Zolotarenko | Contact Us




предыдущая страница                                              следующая страница


3.5. Получение нанотрубок электролизом расплавленных солей на графитовом электроде

При электролизе расплавленных солей на графитовом электроде также можно получать углеродные наноструктуры. Одна из установок для электролитического синтеза УНТ представлена на рис. 3.11 [81].



Рис. 3.11. Схема эксперимен¬тальной установки для электро¬литического синтеза нанотрубок: 1 - жидкий электролит; 2 - графи¬товый анод; 3 - графитовый катод; 4 - печь; 5 - кварцевая труба; 6 - трубки для прока¬чивания газа; 7 - медные флан¬цы; 8 - уплотни¬тельные кольца.

В центр графитового стакана диаметром 4 см и длиной 10 см, играющего роль анода, погружается графитовый стер¬жень (катод) диаметром 3 мм. В стакан засыпают сухой хлорид лития. Система заполняется аргоном (500 Торр). Стакан нагревается до температуры плавления хлорида лития (604 оС). Электролиз осуще¬ствляется при токе 50 А и напря¬жении 20 В. После окончания опыта содержимое графитового стакана обрабатывалось смесью толуола и воды, а затем - ацетоном. Сухой остаток содержал большое количество углеродных нанотрубок и нановолокон.
Для получения углеродных нанотрубок и нановолокон можно использовать также расплавленные хлориды лития, натрия или калия [82]. Схема электролизера представлена на рис. 3.12. В цилиндрическую печь помещают жаропрочный металлический контейнер с электролизером. Катодом служит графитовый стержень, а анодом - графитовый тигель, заключенный в металлическую сетку. В тигель вносят хлориды лития, натрия или калия. При нагреве печи до 600-1050 С соль расплавляется. Электролиз проводят при постоянном токе в атмосфере аргона. Условия электролиза: напряжение - 91 В, плотность тока на катоде - 1104 А/м2. При электролизе на катоде выделяется щелочной металл, который интеркалируется в материал катода. При этом происходит интенсивная эрозия катода. Эрозия анода незначительна. В материале, полученном при эрозии катода, обнаруживаются нанотрубки с интеркалированными ионами лития, натрия или калия. Нанотрубки имеют диаметр 10-50 нм и длину от 100 нм до 20 мм. Выход нанотрубок доходит до 50 % от массы материала эрозии. В одном опыте можно получить до 10 г нанотрубок.



Рис. 3.12. Схема электролизера для получения углеродных нанотрубок в расплавленных солях [82].

предыдущая страница                                              следующая страница



От авторов


Издание настоящей книги стало возможным благодаря реализации договора о творческом сотрудничестве между Институтом проблем материаловедения Национальной академии наук Украины и Институтом проблем химической физики Российской академии наук в рамках выполнения совместной программы “Фуллерены и атомные кластеры”.
За последние 10 лет наблюдается бурный рост потока информации в области знаний фуллереноподобных материалов, открытых в 1985 году. Задача, которую поставили авторы перед собой, состояла в том, чтобы обобщить эту информацию и в сжатой форме изложить основные представления о новом классе углеродных материалов. Из огромного информационного потока по фуллеренам, нанотрубкам и кластерам, а это десятки тысяч источников: книг, патентов, научных и популярных статей, был взят тот минимум, который позволил бы неискушенному читателю войти в мир углеродных наноструктур с его специфическими особенностями. Большой интерес среди ученых вызывает особенность строения фуллеренов, обусловленная их сферичностью. Завершенность элементарной структурной единицы, по сравнению с бесконечными кластерами атомов в карбине, графите и алмазе, обусловливает уникальную способность фуллеренов растворяться в растворителях. Это единственная растворимая форма углерода.
Фуллерены - интересный объект исследований во многих областях науки - физике, химии, геологии, биологии, медицине, материаловедении и других. Благодаря наличию у молекулы фуллерена большого количества атомов углерода открываются неограниченные возможности синтеза миллиардов новых соединений с новыми свойствами, а значит и новыми возможностями. Разработка и использование материалов, обладающих сложным комплексом физико-химических свойств, являются одной из основополагающих предпосылок создания техники XXI века. И фуллереноподобные материалы обладают всеми качествами, необходимыми для того, чтобы стать основой материалов будущих разработок. В настоящее время мы стоим только на стартовой черте изучения фуллереноподобных материалов и материалов, получаемых на их основе. Перспективы использования их безграничны.
Данные, представленные в четвертой главе этой книги, демонстрируют одну из блестящих возможностей использования этих материалов. Благодаря компактному и безопасному хранению водорода в фуллереноподобных материалах и материалах, полученных на их основе, становится экономически обоснованным и реальным переход человечества от эры использования запасавшейся миллионами лет солнечной энергии в виде ископаемых топлив к эре солнечно-водородного будущего: непосредственного преобразования солнечной энергии и применения водорода в качестве экологически чистого топлива и энергоносителя. Это будущее видится еще более оптимистичным, если учесть, что источником водорода является вода, которой достаточно на всех континентах и во всех странах. То есть снимается вопрос о странах, богатых топливом и бедных с энергетической точки зрения. Солнечной энергии хватит всем.
Надеемся, что эта книга станет для многих первой ступенькой в познании области науки о фуллеренах, пробудит интерес и желание узнать больше, шагнуть вперед и изучить неведомое.
Заранее приносим свои извинения за возможные опечатки. Мы с удовольствием и благодарностью примем все критические замечания и комментарии. Авторы благодарят В.Б. Черногоренко, А.П. Помыткина, Н.Ф. Гольдшлегер и А.П. Моравского за помощь в написании некоторых глав, а также благодарят О.И. Билык, Д.М. Мильто, Е.А. Лысенко за помощь в наборе и редактировании текста и иллюстраций.