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

Авторы

  • Елена Аркадьевна Толмачева (Elena A. Tolmacheva) Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН
  • Александр Михайлович Пацелов (Alexander M. Patselov) Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН
  • Владимир Викторович Макаров (Vladimir V. Makarov) Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН
  • Сауле Вячеславовна Мусакулова (Saule V. Musakulolva) Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Евгений Дмитриевич Грешняков (Evgeniy D. Greshnyakov) Институт естественных наук и математики Уральского федерального университета

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-25-30

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

Биография автора

Елена Аркадьевна Толмачева (Elena A. Tolmacheva), Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН

кандидат физико-математических наук, научный сотрудник

Библиографические ссылки

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

Загрузки

Опубликован

2018-12-29

Как цитировать

Толмачева (Elena A. Tolmacheva) Е. А., Пацелов (Alexander M. Patselov) А. М., Макаров (Vladimir V. Makarov) В. В., Мусакулова (Saule V. Musakulolva) С. В., & Грешняков (Evgeniy D. Greshnyakov) Е. Д. (2018). Структурные особенности гибридного материала на основе функционализированных углеродных нанотрубок и керамической нанокристаллической матрицы. Вестник Пермского университета. Физика, (4(42). https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-25-30

Выпуск

№ 4(42) (2018)

Раздел

Статьи

Лицензия

Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).

Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.

Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.

Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.

Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.

Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.

Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru

Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.