Морфология и кинетика роста наночастиц ni на поверхности многостенных углеродных нанотрубок при гальваностатическом электроосаждении

МОРФОЛОГИЯ И КИНЕТИКА РОСТА НАНОЧАСТИЦ NI НА ПОВЕРХНОСТИ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ПРИ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОМ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ Ю.И. Головин, Р.А. Столяров, А.В. Шуклинов Наноцентр Тамбовкого государственного университета имени Г.Р. Державина, 392000, г. Тамбов, Россия e-mail: golovin@tsu.tmb.ru Ключевые слова: нанокомпозиционные материалы, углеродные нанотрубки, наночастицы никеля Аннотация: Методом гальваностатического электроосаждения получены наночастицы Ni на поверхности многостенных углеродных нанотрубок. Исследована кинетика роста и морфология наночастиц Ni при плотностях тока j = 0,01…5 А/дм2. PACS 61.46.Df; 61.46 Fg; 61.46 Hk Металлические наночастицы (НЧ) находят все более широкое применение в различных областях науки, техники и производства [1, 2]. В большинстве перечисленных приложений, связанных с взаимодействием наночастиц с обтекающими их газами или жидкостями, необходимо обеспечить высокую концентрацию и макрооднородность распределения НЧ в объеме, их хорошую закрепленность в матрице и вместе с тем – низкое гидравлическое сопротивление омывающему потоку. В частности, наночастицы Ni применяют в качестве катализаторов (синтез углеродных наноструктур [3], гидрирование цитраля [4], каталитический крекинг метана [5]), элементов водородных топливных ячеек [6, 7], магнитных носителей информации [5-9, 10], биосенсоров [11, 12] и др. Многостенные углеродные нанотрубки (МУНТ) были синтезированы методом каталитического пиролиза природного газа на Ni/Mg-катализаторе при атмосферном давлении и температуре 620оС [13] в ООО «НаноТехЦентр» в г. Тамбове. Они имели диаметр d ~ 20…50 нм и длину ~ 10 мкм. НЧ Ni синтезировали методом электрохимического осаждения из электролита Уотса (NiSO4 – 70% об., NiCl2 – 20% об. и HBO3-10% об.) при плотностях тока j = 0,01, 0,1, 0,5 и 5 А/дм2 в гальваностатическом режиме. Кислотность электролита, измеренная прибором pH-2005 фирмы Selecta, составляла 4,26±0,02 pH. Скорость роста наночастиц варьировали изменением плотности тока, отнесенной к поверхности катода. Катод состоял из запрессованных в проводящую подложку МУНТ. Исследование микроструктуры, морфологии и размеров НЧ, а так же самих МУНТ проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа NEON 40 фирмы Carl Zeiss (Германия). Размер НЧ определяли по электронно-микроскопическим изображениям с помощью программного комплекса «Структура 5.0» компании Видеотест, Россия. При плотности тока 5 А/дм2 получается пространственная структура (рис. 1 a), состоящая из НЧ Ni, расположенных на каркасе из углеродных нанотрубок. Пример распределения по размерам НЧ приведен на рис. 1 b. Такой способ позволяет синтезировать дистанцированные друг от друга НЧ диаметром от единиц до сотен нм, нанизанные на прочный каркас из нанотрубок. Рис. 1. Ансамбль никелевых наночастиц на каркасе из углеродных нанотрубок (j = 5 А/дм2, 5 сек.). a) СЭМ-изображение; b) гистограмма распределения никелевых частиц по размерам. По оси ординат отложена величина P = (n/n0)*100% приведенного содержания наночастиц данного размера в образце, где n – число наночастиц, имеющих размеры из указанного интервала величины d, n0 = 1448 – общее число измеренных наночастиц. Варьирование параметров гальваностатического осаждения позволяет получать НЧ с прогнозируемым распределением по размеру и морфологии и управлять их физико-химическими свойствами. Электроосаждение НЧ металла на пространственную матрицу из МУНТ способствует их равномерному макрораспределению, исключению агломерации и межчастичного взаимодействия. Благодаря этому нанокомпозиционная система их НЧ металла, прочно закрепленных на каркасе из МУНТ, может найти широкий спектр практического применения, например, в качестве катализаторов, фильтров, биоактивных и композиционных материалов. Литература: Bushan B. Handbook of Nanotechnology. Berlin: Springer-Verlag. 2010. 1950 pp. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. М.: Машиностроение. 2008. 496 с. Cheng J., Zhang X., Ye Y. // Journal of Solid State Chemistry. 2006. V. 179. P. 91-95. Hoon Byeon J., Hwang J. // Surface & Coating Technology. 2008. V. 203. P. 357-363. Liu Y., Jiang W., Xu L., Yang X., Li F. // Materials Letters. 2009. V. 63. P. 2526-2528. Bittencourt C., Felten A., Ghijsen J., Pireaux J.J., Drube W., Erni R., Van Tendeloo G. // Chemical Physics Letters. 2007. V. 436. P. 368-372. Осипова И.В., Внукова Н.Г., Глущенко Г.А., Крылов А.С., Томашевич Е.В., Жарков С.М., Чурилов Г.Н. // ФТТ. 2009. Т. 51. вып. 9. С. 1857-1859. Tang Y., Yang D., Qin F., Hu J., Wang Ch., Xu H. // Journal of Solid State Chemistry. 2009. V. 182. № 8. P. 2279-2284. González A., de Jesus J. C., de Navarro C. U., García M. // Catalysis Today. 2010. V. 149. P. 352-357. Wang S., Xie F., Hu R. // Sensors and Actuators B. 2007. V. 123. P. 495-500. Chen C., Lin K., Tsai W., Chang J., Tseng C. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. P. 5490-5497. Lin K., Tsai W., Chang J. // International Journal of Hydrogen Energy. 2010. V. 35. P. 7555-7562.

Похожие:

	Учебно-исследовательская установка роста углеродных нанотрубок «cvdomna» ООО рпсл краткое описание Может быть использована для выращивания материала углеродных нанотрубок в исследовательских целях, на различных катализаторах, в...		Влияние углеродных нанотрубок, нановолокон и наночастиц минералов на развитие морского ежа К. С. Голохваст, В. Л. Кузнецов, М. И. Кусайкин, К. В. Елумеева, И. В. Мишаков, Е. В. Староконь, А. М. Паничев
	Лаборатория Неравновесных процессов 2 отдела 2 Физической газодинамики, отделения №1 ниц тэс, зав лаб д. ф м. н., проф. Еремин А. В Кинетика роста кластеров и наночастиц в процессах пиролиза и фотолиза газообразных соединеинй		Программ а ХХ российской конференции Электронная микроскопия и спектрометрия одностенных углеродных нанотрубок, заполненных молекулами С60 и С70
	Физические механизмы формирования фуллеренов и углеродных нанотрубок Д д. 212. 168. 11 Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого по адресу: 173003, г. Великий Новгород, ул. Б....		С. М. Планкина «Углеродные нанотрубки» Цель данной работы: ознакомиться со свойствами, структурой и технологией получения углеродных нанотрубок и изучить их структуру методом...
	Кинетика роста упорядоченной фазы в жидкокристаллических соединениях при фазовом переходе из изотропной жидкости Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте высокомолекулярных соединений ран		Модификация поверхности наночастиц меркаптокислотами с различной длиной углеводородного радикала «Модификация поверхности наночастиц меркаптокислотами с различной длиной углеводородного радикала»
	Определение магнитных свойств наночастиц оксида железа и их использование при магнитно-резонансной томографии Эпр- и ямр-спектроскопии. Полученное контрастное средство на основе наночастиц оксида железа позволяет увеличить объем диагностической...		Исследование роста и развития в культуре эпителиальных клеток слизистой оболочки гортани человека при их стимуляции фактором роста кератиноцитов. Чекан В. Л., Квачева З. Б., Петрова Л. Г., Левченя М. B Тье рассматриваются особенности роста и морфологического состава культивируемых клеток эпителия слизистой оболочки гортани при стимуляции...