Образование аксиально ориентированных полидисперсных наноуглеродных структур при газопиролитическом осаждении из циклогексана с ферроценом
Образование аксиально ориентированных полидисперсных наноуглеродных структур при газопиролитическом осаждении из циклогексана с ферроценом. Макунин А.В., Чеченин Н.Г., Воробьева Е.А., Панкратов Д.А. //Физика и химия обработки материалов. 2017. №3. С.72-78.
Vertically aligned arrays of multiwall carbon nanotubes have been deposited on a single crystal silicon substrate by CVD method from cyclohexane with ferrocene as a catalyst. As a result of synthesis the axial polydisperse carbon microstructures combined from vertically aligned carbon nanotubes were produced. The structures investigations were carried out with the use of SEM Tescan Lyra3 FEG, Ntergra Spectra NT-MDT probe microscope, and Raman scattering method. The possibilities of purification of synthesized carbon structures from amorphous carbon by oxidation with atomic oxygen and ozone have been studied with the purpose of significantly increasing their specific surface area. Methods for the use of synthesized polydisperse structures as carriers of catalysts, solid electrolytes, carriers of chemical sensors, and also in absorption techniques for storing gases and liquids are proposed.
Методом газопиролитического (CVD) осаждения циклогексана с ферроценом на подложке из монокристаллического кремния осуществлен синтез вертикально ориентированных массивов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Проведена многопараметрическая вариация технологических параметров процесса синтеза МУНТ. Получены аксиальные полидисперсные углеродные микроструктуры, сложенные из массивов вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Проведены структурные исследования МУНТ с использованием РЭМ Tescan Lyra3 FEG и зондового микроскопа Ntegra Spectra NT-MDT, а также методом КРС. Изучены возможности очистки синтезированных углеродных структур от аморфного углерода путем окисления атомарным кислородом и озоном с целью значительного увеличения их удельной поверхности. Предложены способы применения синтезированных полидисперсных структур в качестве носителей катализаторов, твердых электролитов, носителей химических сенсоров, а также в абсорбционных методиках хранения газов и жидкостей.
Газопиролитический метод осаждения (или метод химического газофазного осаждения (ХГФО), химического осаждения из газовой фазы, Chemical Vapor Deposition (CVD)) на твердофазные подложки широко применяется при синтезе углеродных наноструктур. В частности, эта методика с успехом используется при получении регулярных вертикально ориентированных массивов (“лесов”) многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). В данной работе исследованы новые физические объекты — отдельные или вмонтированные в регулярные массивы МУНТ аксиально ориентированные полидисперсные углеродные микроструктуры (мезоструктуры), синтезированные на плоских подложках из монокристаллического кремния модифицированным методом пиролитического газофазного осаждения из паровой фазы раствора ферроцена в циклогексане при атмосферном давлении.
Исследования аксиально-ориентированных полидисперсных углеродных микроструктур показали, что при синтезе регулярных вертикально ориентированных массивов (“лесов”) МУНТ из циклогексана с ферроценом, на монокристаллическом кремнии образуются полидисперсные ориентированные полые углеродные микроструктуры, сложенные из нанотрубок (“микротрубки из нанотрубок”). Результаты структурных исследований с использованием РЭМ позволили установить аксиальную симметрию и устойчивую воспроизводимость формы обнаруженных структур при значительном разбросе их геометрических размеров. Данные КРС-спектроскопии (микро-Раман) свидетельствуют о значительном снижении дефектности аксиально-ориентированных полидисперсных микроструктур по сравнению с соседними массивами МУНТ, из которых формируются регулярные вертикальные “леса” нанотрубок. Удельная поверхность синтезированных аксиально-ориентированных полидисперсных микроструктур существенно увеличивается при их окислении атомарным кислородом и озоном.
 |
