Хімія, фізика та технологія поверхні, 2019, 10 (4), 367-376.

Особливості функціоналізації нанопорошків вуглецевих нанотрубок



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.04.367

N. O. Oliinyk, G. D. Ilnytska, G. A. Bazaliy, I. M. Zaitseva, M. A. Marinich, O. M. Sizonenko, A. S. Torpakov

Анотація


Фізичні і фізико-хімічні властивості порошків вуглецевих нанотрубок (ВНТ) залежать від способу синтезу і хімічного очищення. Для створення нових композиційних матеріалів, до складу яких входять порошки УНТ як наповнювачі, необхідна функціоналізація поверхні порошків. Виконання функціоналіації поверхні порошків ВНТ марки МУНТ-А із застосуванням імпульсної обробки високовольтними електричними розрядами (ВЕР) в рідині призводить до зміни розподілу часток порошку за розмірами, зменшення вмісту аморфного вуглецю, зниження термостійкості порошку. Седиментаційний поділ порошку після ВЕР обробки призводить до утворення порошку трьох діапазонів розмірів (0.118–0.139, 2.639–20.895,             2.44–33.701 мкм). Термохімічне модифікування порошку ВНТ призводить до збільшення питомої площі поверхні, сумарного об’єму пор, мікропор, їхнього середнього радіусу, зниження вмісту домішок, до зміни розподілу частинок порошку за розмірами, зменшення вмісту аморфного вуглецю, зниження термостійкості порошку. Електрохімічна реконструкція поверхні зразка вихідного порошку марки МУНТ-А призводить до зниження вмісту домішок, вільної енергії насичення поверхні парами води, питомої магнітної сприйнятливості, електрокінетичного потенціалу; зростанню питомої площі поверхні, об’єму пор, адсорбції водню.

Послідовне застосування цих методів сприяє очищенню від домішок і зміні фізико-хімічних характеристик зразка вихідного порошку марки МУНТ-А. Зменшується масова частка домішок в 3.7 рази, масова частка розчинних домішок в 7 разів, питома магнітна сприйнятливість в 5.2 рази, електрокінетичний потенціал в 7.8 рази. Відбувається зростання питомого електроопору в 1.3 рази, що призводить до зміни адсорбційно-структурних характеристик порошку: питома площа поверхні порошку зростає в 1.4 рази, вільна енергія насичення поверхні парами води знижується на 11.9 %, тобто поверхня стає більш гідрофобною. В результаті відбувається зростання швидкості адсорбції водню на поверхні порошку на 46 % і зростання густини струму на 50 % при потенціалі –0.6 В.


Ключові слова


порошки вуглецевих нанотрубок; модифікування порошку; фізико-хімічні характеристики

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Vterkovskii M.Ia., Solodkii E.V., Bohomol Yu.I. The effect of the concentration of carbon fibers on the mechanical properties of ceramics based on boron carbide obtained by the method of infiltration. In: Materials science refractory compounds. Proc. 6th Int. Scientific Conf. (22-24 May, 2018, Kyiv). P. 86. [in Russian].

2. Tkachov A.H., Zolotukhin I.V. Equipment and Methods for Synthesis of Solid-State Nanostructures. (Moskow: Mashinostroenie, 2007). [in Russian].

3. Shylo A.E. Composite tool materials. In: Superhard material. Generation and application. V. 6. (Kyiv: ISM, IPC «ALKON» NANU, 2005). [in Russian].

4. Bazaliy G.A., Ilnitskaya G.D., Oleinik N.A., Tsyba N.N. Study of adsorption-structural and electrophysical characteristics of modified carbon nanotubes. Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnology. 2014. 12(3): 485. [in Russian].

5. Bogatyreva G.P., Marinich M.A., Bazaliy G.A. Research of influence of chemical treatments on physical and chemical properties of carbon nanotubes. Rock-cutting and metal-working tool - equipment and technology of its production and application. (Kyiv: ISM NANU, 2010). 13: 326. [in Russian].

6. Bogatyreva G.P., Sizonenko O.M., Oliinyk N.O. Effect of high voltage electric discharges on the physico-chemical and physico-mechanical characteristics of nanotubes. Naukovi notatky. 35: 23. [in Ukrainian].

7. State Standard of Ukraine. (DSTU 3292-95).

8. Method of determining the specific magnetic susceptibility of powders of superhard materials. (M88 Ukraine 90.256-2004). (Kyiv: ISM NANU, 2004). [in Russian].

9. Bogatyreva G.P. Guidelines for the study of physical and chemical properties of superhard materials. (Kyiv: ISM NANU, 1992). [in Russian].

10. Method of determining the electrical resistivity of dispersed powders of superhard materials (M 23.9-303:2014). (Kyiv: ISM NANU, 2014). [in Russian].

11. Method for determining electrokinetic potential of powders of carbon nanotubes (M 24.1-323:2018). (Kyiv: ISM NANU, 2018). [in Russian].

12. Vyacheslavov A.S., Pomerantseva E.A. Surface area and porosity Measurement by nitrogen capillary condensation method. Methodical development. (Moscow: MSU M.V. Lomonosov, 2006). [in Russian].

13. Gregg S., Sing K. Adsorption Surface Area and Porosity. Second ed. (New York: Academic, 1982).

14. Method of estimating the degree of chemical heterogeneity of the surface of dispersed diamond nanopowders (M 28.5-292:2010). (Kyiv: ISM NANU, 2010). [in Russian].




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp10.04.367

Copyright (©) 2019 N. O. Oliinyk, G. D. Ilnytska, G. A. Bazaliy, I. M. Zaitseva, M. A. Marinich, O. M. Sizonenko, A. S. Torpakov