Structural aspects of hybrid material on the basis of functionalized carbon nanotube-nanocrystalline ceramic matrix
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-25-30Abstract
Results of structure investigations of hybrid material synthesized on the basis of multiwalled carbon nanotubes and nanocrystalline zirconia matrix are presented. Material synthesis includes the following steps: simultaneous dispergation of nanotubes with ceramic precursor, hydrothermal treatment of the suspension, supercritical drying of formed wet gels followed by calcination in vacuum and hot press sintering. By means of Raman spectroscopy it was revealed that at the stage of simultaneous sonication of nanocarbons with ceramic precursor there is significant shift of G-peak, characterizing the in-plane oscillations of carbon atoms, as well as increasing of D- and G-band amplitudes in the material after calcination and hot press sintering. TEM study illustrates the structure of synthesized material that is a 3D net of carbon nanotubes with numerous contact points with each other fixed by ceramic nanocrystallites. There are also carbon nanotubes decorated with thin layers of ceramics in the material. Obtained data evidence the formation of additional links between the components in the material and functionalization of nanocarbon, occurring at the stage of simultaneous dispergation of nanocarbon and ceramic precursor suspension and which is preserved after thermal treatment and hot press sintering. Synthesized material is of interest as ionized gas-permeable electrochemical membrane with mixed conductivity type for gas sensors or water purification applications.References
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
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
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.
