Eljárás szén nanocsövek
B82B3 - előállítása vagy feldolgozása nanostruktúrák
A tulajdonosok a szabadalmi RU 2431600:
Intézmény Az Orosz Tudományos Akadémia Intézet Általános és Szervetlen Kémiai. NS Kurnakova RAS (IGIC RAS) (RU)
A találmány tárgya a vegyipar és a nanotechnológia. A szén nanocsövek olyan érintkeztetésével előállított keverék metán és hidrogén a katalizátorral. Az eljárást hajtjuk végre emelt hőmérsékleten, és az érintkezési idő a katalizátor és ezek keveréke gázok 10-60 perc. A katalizátort kobaltát Magnézium Mg [CoO2] 2. Érintkezésbe hozzuk a katalizátorral és a reakcióelegyet metán és hidrogén összetétele 80 ÷ 95% vol. metán és 5 ÷ 20% vol. hidrogén végezzük hőmérsékleten 650 ÷ 750 ° C-on A találmány lehetővé teszi, hogy megkapjuk egyenes falú szén nanocsövek, biztosítja a magas hozamot szén nanocsövek egységnyi tömegére vonatkoztatva a katalizátor nagy hatékonysággal, olyan terméket nagy homogenitása és többrétegű frakciókat átmérőjű csövek. 1 il. 1. táblázat.
A találmány tárgya a kémiai ipar, különösen a katalitikus eljárás a nanocsövek előállítására metánból. Ezzel a módszerrel kapott, szén nanocsövek lehet használni, mint egy töltőanyag energia termelésére és a hőszigetelő kompozit anyagból.
A hátránya ennek a módszernek előállítására nanocsövek viszonylag magas költsége a legtöbb gázállapotú szénhidrogént és újrahasznosítás a reagálatlan gázokat, hogy növelni kell a konverziós, ami megnehezíti a gyakorlati végrehajtását ez a módszer. Szintén a fenti eljárással előállított grafitos nanocsövek gyakran formájában hélixek, véletlenszerűen aggregált formában tekercsek. Az ilyen grafitos nanocsövek alacsony tisztasági fokú, hiszen rájuk is kiterjed a külső és a belső réteg a rendezetlen szén, és a szabad végeket a nanocsövek általában lokalizált katalizátor részecske.
Elterjedt eljárás szénszál előállítására magas hőmérsékleten bomlik metán [A.Oberlin, M.Endo, T.Koyama, J.Cryst. Növekedés 32 (1976) 335; G.Tibbetts, M.Devour, E.Rodda, Carbon 25 (1987) 367; F.Benissad, P.Gadelle at al. Szén-26 (1988) 61]. Metán keverve hidrogén elbontjuk, miközben ellátó egy szuszpenziós reaktorban diszperz vas részecskék mérete körülbelül 12 nm feletti hőmérsékleten 1000 ° C-on Néhány másodperc hosszú szénszálak vannak kialakítva, amelyek nem nanocsövek, és pirolitikus szén, ami egy nagy hátránya.
A második hátránya, valójában egy nagyszámú, akár 184%, amorf szén betétek, ami tovább bonyolítja a elválasztása szén nanocsövek a katalizátort.
Előállítására alkalmas módszert szén anyagból A szénhidrogének pirolízise hőmérsékleti tartományban 400 ÷ 3000 ° C jelenlétében 0,01 ÷ 5 tömeg. Tömeg% illékony fémorganikus katalizátor [US 4.816.289]. A kapott termék egy szénszál átmérője 0,1 ÷ 4,0 m vagy 100 és 4000 nm, amely nem felel meg a meghatározás nanodimension. A hátránya ennek a módszernek, alacsony értéke fajlagos hozam (szén mennyisége képződött termék egységnyi tömegére vonatkoztatva a katalizátor) magas költsége egyes kiindulási komponenseket.
A hátránya ennek a módszernek az alacsony termelékenység előállítható a széntermék.
A kapcsolat egyidejű melegítését és hűtését a szubsztrátum a reaktorban, valamint a kapcsolódó periodicitása hogy a pirolízis reakció folyamat energetikailag drága.
Eljárás szén nanocsövek [RU 2146648] szénhidrogén bomlása a vas-tartalmú katalizátor emelt hőmérsékleten, azzal jellemezve, hogy előállítására szén nanocsövek metán alkalmazásával bomlás jelenlétében szemcsés katalizátort tartalmazó vas, kobalt és alumínium-oxid. Metán bomlás végezzük hőmérsékleten nem magasabb, mint 650 ° C-on 17 órán át, amíg a teljes katalizátort dezaktiváljuk, hogy annak eredményeként jön létre blokkolni az aktív felületén a szén katalizátor jelenlétében.
Készül előnyösen egyenes nanocső jellegű grafit, amely nem tartalmaz a felületén amorf szén.
A fő hátránya a gyenge teljesítmény, amely kapcsolódik az az eljárás időtartama. Továbbá, hogy megakadályozzák a kialakulását rostos szénné netrubchatoy szerkezete és morfológiája csövek torz szerkezetű (hélix és kúpok) eljárást végezzük állandó keverés közben, és a katalizátort rajta kialakított szén-anyag további berendezések, nevezetesen vibrációs hajtómű.
A legközelebb műszaki lényegét és az elérhető eredmény előállítására szolgáló eljárás a szén nanocsövek [RU 2338686] (prototípus) egy szakaszos vagy folyamatos módon, a kapcsolatot egy gázállapotú szénhidrogént és a hígítószer elegyet egy katalizátorra vonatkozik, amely aktív fémek és hordozók az öregedő a reaktorban egy adott a reakció hőmérséklete 800 ÷ 1000 ° C-on 1 ÷ 45 min. Különösen, a katalizátor készítmény Cox Mg1Butl-x O, ahol x = 0,0100 ÷ 0,1000, kobalt alkalmazunk az aktív fém, és mint hordozó MgO.
Egy második hátrány az, hogy a kapott termék egy készítmény többfalú nanocsövek kis átmérőjű 2 ÷ 10 nm, egyrétegű, kétrétegű és legfeljebb három rétegű szén nanocsövek.
Egy másik hátránya, hogy a viszonylag magas reakció-hőmérséklet, ami végrehajtását szerinti eljárás a prototípus energetikailag költséges.
Egy tárgy használata szén nanocsövek töltőanyagként energia termelésére és a hőszigetelő kompozit anyagok az, hogy olyan terméket kapjunk, amelynek átlagos átmérője 15 ÷ 30 nm. Kívánatos, hogy a cső falakat tagjai 5-10 réteg grafitból, amely képviselik nested „palackok” grafén üregek elhelyezve, mint „fa növekedési gyűrűk” a parttól mintegy 0,34 nm egymástól.
A találmány célja olyan módszer bemutatása előállítására közvetlen szén nanocsövek, amely biztosítja a kielégítően nagy hozammal szén nanocsövek egységnyi tömegére vonatkoztatva a katalizátor magas termelékenységet, és a terméket nyújt, viszonylag nagy többrétegű és homogén frakciókat átmérőjű csőbe, amely meghatározza a megvalósítását a szilárdsági tulajdonságok kimutatták, hogy a strukturális anyagokat.
A műszaki eredmény érhető el, hogy egy, előállítására szolgáló eljárás a szén nanocsövek által kapott keveréket érintkezésbe metán és hidrogén a katalizátort tartalmazó magnézium-és kobalt emelt hőmérsékleten, és az idő a katalizátornak, és elegyet a fentiekben említett gázok 10 ÷ 60 perc, azzal jellemezve, hogy katalizátorként Használt magnézium-kobaltát Mg [CoO2] 2. az érintkeztetés a katalizátor és a metán és hidrogén-összetétele 80 ÷ 95% vol. metán és 5 ÷ 20% vol. hidrogén végezzük hőmérsékleten 650 ÷ 750 ° C-on
A találmány szerinti hőkezelés hőmérséklet-intervallumban kísérletesen meghatározott optimális megszerzésének a homogén fázist nanokristályos nem aggregált szemcsék. A minimális kezelési hőmérséklet annak a ténynek köszönhető, hogy a kisebb, mint 650 ° C nincs teljes a katalizátor dezaktiválódása. A felső hőmérséklethatár annak a ténynek köszönhető, hogy a feletti hőmérsékleten 750 ° C-on romlik nanocső szerkezetű, együtt egyenes csövek, a kialakulását más formák: ívelt, kúpos és helikális. Így a kezelési hőmérséklet 650 ÷ 750 ° C lehetővé teszi, hogy megkapjuk a legmagasabb hozamot a végtermék minőségét.
Megadott időintervallum 10 ÷ 60 perc határozza meg a dinamikája a kialakulását szén nanocsövek, ami általában 60 perc után leállítottuk összesen a katalizátor dezaktiválása hőmérsékleten 650 ÷ 750 ° C, és a tartózkodási idő kevesebb, mint 10 perc nem érik el a kívánt többrétegű, amint azt az átlagos átmérője nanocsövek nem haladja meg a 15 nm.
A jelenléte 5 ÷ 20% vol. keverékében a hidrogén-metán és hidrogén miatt megelőzésére korai a katalizátor dezaktiválása felületének, a hatékony komponenst, ami csökkenti a méretet, mint az nem rögzül a szén.
Optimális hőkezelés 45 percig 700 ° C-on, amely a végtermék terjedését átmérőjű szén nanocsövek termelt nem több, mint 30%.
Beszerzése viszonylag egyenletes terméket tartalmazó frakciókat nanocsövek átlagos átmérője egyenlő 15 ÷ 30 nm is lehet használni getermetallicheskogo fázishomogenitással katalizátor arány Co: Mg. Az utóbbi érjük el, hogy a magnézium-Mg kobaltát [CoO2] 2. használni, mint egy katalizátort úgy állítjuk elő a termolízis fémorganikus komplex, például Co2 Mg (OOCCMe3) 6 (2,4-LUT) segítségével 2.
Elérése minőségi jellemzőit az igényelt találmány szerinti eljárást a következő csatolt ábrák: „A kapott képet pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) a készüléken Jeol JSM 6390 LV».
Ábra. Ez azt mutatja, egy megvalósított eljárás példában ismertetett 5. adta közvetlen szén nanocső diszperziós átmérőjű, amely legfeljebb 30%. A multi-réteg önmagában lehet megítélni nanotorubok átmérője van, amely 20 és 30 nm-es, mivel ismert, hogy a legkisebb átmérője a nanocsövek 0,7 nm (átmérő fullerénmolekulára C60), és a távolság a rétegek között 0,34 nm.
A találmányt közelebbről a következő példákkal megvalósításának a találmány szerinti eljárás. A példák szemléltetik, de nem korlátozzák a javasolt módszer.
1. példa A hajó hossza 13 mm bemérünk egy réteg granulált magnézium-kobaltát Mg [CoO2] 2. mennyiségben 0,2 g részecskeméretű 0,25 ÷ 0,50 mm. Ezután a hajót egy reaktorba helyezünk átmérőjű 55 mm-es argonnal megtöltöttük. További tartalmazza fűtési hőmérsékletet beállítjuk 650 ° C, és betápláljuk a metán és hidrogén. Metán, áthalad a katalizátor-ágyon bontjuk szén és hidrogén. Hidrogén és reakcióba nem lépett metánt kivonják a reaktorból. Az eljárást végeztük 45 percig, amíg a teljes katalizátor hatástalanítására. Fajlagos hozam a szén anyag 0,645 g / g katalizátor. A kapott terméket szerinti mikroszkópos vizsgálat keveréke volt többfalú nanocsövek átmérője 25 nm, a diszperziós átmérőjű ± 20%.
Példák 2-6. Hajtottuk végre az 1. példában leírt, beállítás Különböző idő-hőmérséklet feltételek.
Az eredmények a példák módszere szerint 1-6 -ról a táblázatban: „Hozam szén nanocsövek lebontásával metán és feltételek index homogenitás frakciókat szétszórják átmérőjű nanocső szerint szintetizáljuk a javasolt módszer.”
A javasolt módszer lehetővé teszi, hogy megkapjuk egyenes falú szén nanocsövek, az eljárás olyan kellően magas hozammal a szén nanocsövek egységnyi tömegére vonatkoztatva a katalizátor magas termelékenységet, és a terméket nyújt, viszonylag nagy többrétegű és homogén frakciókat átmérőjű csőbe, amely meghatározza a megvalósítását a szilárdsági tulajdonságok kimutatták, hogy a szerkezeti anyagokat.
Eljárás szén nanocsövek által kapott keveréket érintkezésbe metán és hidrogén a katalizátort tartalmazó magnézium-és kobalt emelt hőmérsékleten, és az idő a katalizátornak, és elegyet a fentiekben említett gázok 10 ÷ 60 perc, azzal jellemezve, hogy a katalizátor egy Mg magnézium-kobaltát [CoO2] 2. az érintkeztetés a katalizátor és a metán és hidrogén-összetétele 80 ÷ 95 tf.% metánt és 5 ÷ 20 tf.% hidrogén végezzük hőmérsékleten 650 ÷ 750 ° C-on
A találmány tárgya technológiai eljárás a tiszta nanoméretű széntartalmú anyagok feldolgozása során egy szénhidrogén nyersanyagot, és alkalmazhatók lehetnek a petrolkémiai ipar és építőipar, a kompozit anyagok, gumi, például a szorbensek.
A találmány tárgya nanotechnológia és lehet előállításához használt szén nanocsöveket, amelyeket elektródaként használják anyagok elektrokémiai cellákban, mint katalizátorok előállítására polimer nanokompozitok.
A találmány tárgya A széntermékek szálas anyagok és lehet előállításához használt töltőanyagok kompozitok, gáz elosztó rétegek a tüzelőanyag-cella komponensek kenőanyagok, hidrogén akkumulátorok, szűrőanyagok, szén elektródák a lítium akkumulátorok, ragasztó kompozitok, katalizátorhordozók, adszorbensek, antioxidánsok a termelés kozmetikumok, mezőemissziós elektron források, módosító adalékok beton speciális célokra, valamint bevonatok árnyékolás mikrohullámú és rádió.
A találmány tárgya a technológia a szén és a szigetelő anyagok is alkalmazhatók magas hőmérsékletű szigetelés, és a magas hőmérsékletű kemencék bélés elemeket.
A találmány tárgya a kémia területén, és lehet használni a termelés hidrogén üzemanyag.
A találmány tárgya egy olyan technológia megszerzésének rostos szén anyagok által a pirolízis aromás és nem aromás szénhidrogének.
A találmány tárgya az elektronika területén, optoelektronikai, anyagok.
A találmány tárgya, hogy területén a hőszigetelő anyag.
A találmány tárgya nanotechnológia.
A találmány tárgya nanotechnológia.
A találmány tárgya, hogy területén a nanotechnológia és nano-anyagok, gyártása és feldolgozása nanostruktúrák, és fel lehet használni, hogy hozzon létre egy napelem elem bázis nanoelektronika és nanosistemnoy művészeti szondákat pásztázószondás mikroszkópia érzékeny érzékelőelem, a vezető tranzisztorok csatornák kompozit töltőanyagok, védő és hőelvonó film bevonatok.
A találmány tárgya félvezető technológia és fel lehet használni a gyártása mikro- és nano- és optoelektronikai eszközök, különösen vékony film tranzisztor a nem-felejtő memória sejtek, napelemek.
A találmány tárgya a nanotechnológiai, különösen a mérésére a hőmérséklet egy vezetőképes (fémes vagy félvezető) nanorészecskék pásztázó alagút mikroszkóp működő nanocontact módban és Seebeck-effektus a nano-méretű érintkező területen.
A találmány tárgya eszköz előállítására fém nano-diszpergált folyékony fázisban (víz, szerves oldószerek).
A találmány tárgya a mikroelektronika területén, különösen a lerakódás különböző dielektromos réteg szilikon-származékok gyártásához szubmikron VLSI (nagyon nagy léptékű integrált áramkörök).
A találmány tárgya technológiai eljárás a tiszta nanoméretű széntartalmú anyagok feldolgozása során egy szénhidrogén nyersanyagot, és alkalmazhatók lehetnek a petrolkémiai ipar és építőipar, a kompozit anyagok, gumi, például a szorbensek.
A találmány tárgya nanotechnológia és fel lehet használni, mint egy komponens a kompozit anyagok.
A találmány tárgya katalizátorok Fischer-Tropsch szintézissel.
A találmány tárgya katalizátorok.