Структурные особенности гибридного материала на основе функционализированных углеродных нанотрубок и керамической нанокристаллической матрицы

Елена Аркадьевна Толмачева (Elena A. Tolmacheva), Александр Михайлович Пацелов (Alexander M. Patselov), Владимир Викторович Макаров (Vladimir V. Makarov), Сауле Вячеславовна Мусакулова (Saule V. Musakulolva), Евгений Дмитриевич Грешняков (Evgeniy D. Greshnyakov)

Аннотация


Представлены результаты структурных исследований гибридного материала на основе многостенных углеродных нанотрубок и керамической нанокристаллической матрицы из стабилизированного оксида циркония. Синтез материала включает совместное диспергирование наноуглеродов и прекурсора керамики, гидротермальную обработку суспензии, закритическую сушку формирующихся плотных гелей, последующую термообработку в вакууме и горячее прессование. На основе спектроскопии комбинационного рассеяния показано, что уже на стадии совместной ультразвуковой обработки наноуглеродов и прекурсора керамики происходит существенный сдвиг G-пика, соответствующего колебаниям атомов углерода в плоскости графенового листа, а также значительное возрастание амплитуды D- и  G-пиков в материале после термообработки и горячего прессования. С помощью просвечивающей электронной микроскопии установлено, что синтезированный материал представляет собой трехмерную сетку углеродных нанотрубок, образующих многочисленные контактные площадки и скрепленные между собой керамическими кристаллитами. В материале также распространены нанотрубки, поверхность которых покрыта тонкими слоями керамики. Полученные данные свидетельствуют о формировании дополнительных связей между компонентами и функционализации наноуглеродов, происходящей на стадии совместной ультразвуковой обработки суспензии наноуглеродов и прекурсора керамики и сохранившейся после термообработки и горячего прессования. Синтезированный гибридный материал представляет интерес как ионизирующая газопроницаемая электрохимическая мембрана со смешанным типом проводимости для приложений в области газовых сенсоров, устройств для очищения воды

Полный текст:

PDF

Литература


Yamamoto G., Omori M., Hashida T., Kimura H. A novel structure for carbon nanotube reinforced alumina composites with improved mechanical properties. Nanotechnology, 2008, vol. 19, pp. 315708–315715. DOI: 10.1088/0957-4484/19/31/315708

Liang Y., Li Y., Wang H., Dai H. Strongly coupled inoganic/nanocarbon hybrid materials for ad-vanced electrocatalysis. Journal of American Ce-ramic Society, 2013, vol. 135, no. 6. P. 2013-2036. DOI: 10.1021/ja3089923

Rodriguez L.A.A., Pianassola M., Travessa D.N. Production of TiO2 coated multiwalled carbon nanotubes by the sol-gel technique. Materials re-search, 2017, vol. 20, no. 1, pp. 96–103. DOI: 10.1590/1980-5373-mr-2017-0406

Morure J, Royuela S, Asensio G, Palomino P, Enci-so E, Pando C, Cabaсas A. Deposition of Ni nano-particles onto porous supports using supercritical CO2: effect of the precursor and reduction meth-odology. Philosophical Transactions Serial A, 2015, vol. 373, 20150014. DOI: 10.1098/rsta.2015.0014

Chen C.-Y., Lin K.-Y., Tsai W.-T., Chang J.-K., Tseng C.-M. Electroless deposition of Ni nanopar-ticles on carbon nanotubes with the aid of super-critical CO2 fluid and a synergistric hydrogen stor-age property of the composite. International Journal of Hydrogen Energy, 2010, vol. 35, pp. 5490–5497. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.03.035

Yashima M., Sasaki S., Kakihana M., Yamaguchi Y., Arashi H., Yoshimura M. Oxygen-induced structural change of the tetragonal phase around the tetragonal-cubic phase boundary in ZrO2-YO1.5 solid solutions. Acta Crystallographica Section B, 1994, vol. 50, no. 6, pp. 663–672.

Martin U., Boysen H., Frey F. Neutron powder in-vestigation of tetragonal and cubic stabilized zir-conia, TZP and CSZ, at temperatures up to 1400 K. Acta Crystallographica Section B, 1993, vol. 49, pp. 403–413.

Murphy H., Papakonstantinou P., Okpalugo T.I.T. Raman study of multiwalled carbon nanotubes functionalized with oxygen groups. Journal of Vacuum Science and Technology B, 2006, vol. 24, no. 2, pp. 715–720. DOI: 10.1116/1.2180257.

Datsuyk V., Kalyva M., Papagelis K., Parthenios J., Tasis D., Siokou A., Kallitsis I., Galiotis C. Chemi-cal oxidation of multiwalled carbon nanotubes. Carbon, 2008, vol. 46, pp. 833–840. DOI: 10.1016/j.carbon.2008.02.012

Hirschmann T.C., Dresselhaus M.S., Muramatsu H., Seifert M., Wurstbauer U., Parzinger E., Nielsch K., Kim A., Araujo P.T. G' band in double- and tri-ple-walled carbon nanotubes: a Raman study. Physical Review B, 2015, vol. 91, 075402. DOI: 10.1088/2043-6262/4/3/035017




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-25-30

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).