Метод химического осаждения из пара

Этот наиболее практичный и массовый способ получения углеродных нанотрубок основан на термохимическом осаждении углеродсодержащего газа на поверхности горячего металлическо-го катализатора. Данный метод также получил название метода каталитического разложе-нием углеводородов.

Углеродсодержащая газовая смесь (обычно смесь ацетилена С2H2 или метана CH4 с азо-том) пропускается сквозь кварцевую трубку, помещенную в печь при температуре около 700-1000°С. В трубке находится керамический тигель9 с катализатором металлическим порошком.

Разложение углеводорода, происходящее в результате химической реакции атомов газа с атомами металла, приводит к образованию на поверхности катализатора фуллеренов и нано-трубок с внутренним диаметром до 10 нм и длиной до нескольких десятков микрон.Геометри-ческие параметры нанотрубок в существенной степени определяются условиями протекания процесса (времени, температуры, давления и сорта буферного газа и пр.),а также степенью дисперсности и сортом катализатора.

Рис 74. Схема установки для получения фуллеренов и нанотрубок

химическим осаждением из пара

Рис 75. Так под микроскопом выглядият нанотрубки, полученные химическим осаждением из пара

Получение нанотрубок и фуллеренов методом химического парового осаждения особенно интенсивно развивается в последнее время, так как позволяет получать большое количество

одинаковых нанотрубок на поверхности шаблона. Это открывает путь крупномасштабному получению фуллеренов и нанотрубок и созданию на их основе промышленного производства

разнообразной нанопродукции.

Как видно из описания, при всех методах получения фуллеренов и углеродных нанотрубок конечный материал содержит часть шлака – сажу, частицы аморфного графита, а в случае ис-пользования катализаторов – частицы металлов. Для повышения чистоты полученного продукта используют различные методы очистки – как механические (фильтрация, обработка ультра-звуком, центрифугирование), так и химические (промывание в химически активных веществах, нагревание и пр.). Сегодня уже возможно получение макроскопических количеств фуллеренов и нанотрубок (до нескольких литров) практически из любого углеродсодержащего газа (например, обычного природного газа), а ученые пытаются найти наиболее выгодный экономически метод, который позволит получать их пусть не массово, но с минимумом примесей.

Надо сказать, что метод получения наноструктур играет очень важную роль. Он влияет не только на свойства наноструктуры, но и на время ее жизни-то есть период, в течение которого частица способна эти уникальные свойства проявлять.По истечении этого срока наночастицы либо окисляются, либо агрегируются в микрочастицы и приобретают свойства компактных веществ.

Так, например, в зависимости от метода получения время жизни наночастиц серебра может варьироваться в пределах от часов до нескольких месяцев. Ученые концерна “Наноиндустрия” под руководством Е.М. Егоровой развивают уникальный биохимический метод получения наночастиц серебра, благодаря которому они проявляют свою активность в течение целого года. Наночастицы получают восстановлением ионов металлов до атомов в обратных мицеллах, представляющих собой микроскопические камеры из молекул и ионов.Образовав-шимся в такой камере атомам не остается ничего другого, как объединяться в наночастицы, а оболочка мицеллы предохраняет полученные частицы от слипания и нежелательных реакций.

Рис 76 Фотоизображение наночастиц серебра, полученных биохимическим синтезом в обратных мицеллах

9 Тигель _ специальный сосуд для плавки, варки или нагрева различных материалов.