[go: up one dir, main page]

RU2362732C2 - Способ получения углеродсодержащих наноматериалов - Google Patents

Способ получения углеродсодержащих наноматериалов Download PDF

Info

Publication number
RU2362732C2
RU2362732C2 RU2007121020/15A RU2007121020A RU2362732C2 RU 2362732 C2 RU2362732 C2 RU 2362732C2 RU 2007121020/15 A RU2007121020/15 A RU 2007121020/15A RU 2007121020 A RU2007121020 A RU 2007121020A RU 2362732 C2 RU2362732 C2 RU 2362732C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interface
voltage
liquid
carbon
benzene
Prior art date
Application number
RU2007121020/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007121020A (ru
Inventor
Анатолий Иванович Мамаев (RU)
Анатолий Иванович Мамаев
Вера Александровна Мамаева (RU)
Вера Александровна Мамаева
Original Assignee
Анатолий Иванович Мамаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Иванович Мамаев filed Critical Анатолий Иванович Мамаев
Priority to RU2007121020/15A priority Critical patent/RU2362732C2/ru
Publication of RU2007121020A publication Critical patent/RU2007121020A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2362732C2 publication Critical patent/RU2362732C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено для наноэлектроники, аналитической химии, биологии и медицины и может быть использовано для изготовления сенсоров, полимеров и жидких кристаллов. Между объемами жидкого углеводородного соединения и электропроводящей жидкости образуют границу раздела, на которой возбуждают микроплазменные разряды путем приложения напряжения между электродами, размещенными в этих объемах. Используя источник питания с частотой 50 Гц, позволяющий плавно изменять задающее напряжение от 0 до 4000 В, осуществляют анодную или катодную высоковольтную поляризацию границы раздела и высокотемпературную электрохимическую конверсию с образованием углеродсодержащих наноматериалов. В качестве жидких углеводородных соединений можно использовать, например, бензол или октан; в качестве электропроводящей жидкости - раствор гидроокиси калия, растворы галогенидов щелочных металлов. На границе раздела можно разместить мембрану, выполненную из стекла или из алюминиевой фольги с оксидным покрытием. Изобретение позволяет осуществить управляемый синтез углеродсодержащих наноматериалов. 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к технологии синтеза углеродсодержащих материалов и может быть использовано для производства фуллеренов, нанотрубок и других наноматериалов и их производных, которые находят все более широкое применение в наноэлектронике, в аналитической химии для получения сенсоров и нанохимии, биологии и медицине, для получения фуллеренсодержащих полимеров и жидких кристаллов.
К традиционным методам производства фуллеренов, например, относятся метод лазерного испарения, дугового испарения, метод высокочастотного индукционного нагрева, метод сжигания, пиролиз и т.п.
Известен способ получения фуллеренов, использующий дуговое испарение графитового электрода в атмосфере гелия [Kratschmer W. Nature. 347, с.354-358. 1991].
Известны способы получения фуллеренов [RU №2178766 С1 и 2186022 С1, год], в которых фуллерены получают возгонкой углеродсодержащего материала за счет воздействия на него высокотемпературного поля. В данных способах углеродсодержащий материал, например графит 14, подают в реакционную зону аппарата и воздействуют на него высокотемпературным полем при Т=3×103-9×103 °С. Поле формируют от проточной струи плазмы или за счет электрического разряда при напряжении 15-25 кВ.
В перечисленных выше способах исходным веществом для получения фуллеренов является графит. Метод требует больших энергозатрат. К тому же сложно извлекать фуллеренсодержащую сажу из реакционной зоны.
Известен способ получения фуллеренов [WO 9506001, 1995] пиролизом ряда ароматических углеводородных соединений. Пиролиз выполняют в газовой фазе при температуре до 3000°С с последующей конденсацией испаренного углеводородного источника.
К недостаткам данного способа можно отнести сложное аппаратурное исполнение и высокие энергозатраты для создания высокой температуры.
Все вышеперечисленные методы синтеза осуществляют в атмосфере инертного газа, что требует герметичного оборудования.
Известен метод синтеза углеродных наноматериалов, включая фуллерены [US 2003049195 А, 2003] путем сжигания в пламени ароматических углеводородных топлив, который приводит к их конверсии и получению экстрагируемых фуллеренов. В установку сжигания [US 2003143151 А, 2003] вводят кислородсодержащий газ, газ углеводородного топлива и осуществляют капельную подачу углеводородного топлива.
К недостаткам данного способа относится взрывоопасность.
Известен способ [US 2004258604 А, 2004], в котором получают смесь из С60 с водородом с низшими (С36, С40, С42, С44, C48, C50, C52, C54, C58) или высшими (С72, С76) фуллеренами путем использования высоковольтного АС дугового разряда в жидкой бензоловой или толуоловой среде. Электрическое поле порядка 15-20 кB проходит через графитовые электроды, чьи остроконечные концы введены в жидкость. После удаления нерастворившихся частиц сажи фильтрацией проводят вакуумное испарение обработанной жидкости и промывку (HPLC) и анализ полученных частиц методом масс-спектрометрии, показывающей присутствие фуллеренов от C50 до C76.
К недостаткам данного способа относится взрывоопасность.
Известен способ [US 5876684 А, 1999], в котором предложено ряд систем, в которых углеводороды в жидкой или газовой форме используются в качестве источника углерода и с этой целью подвергаются высокотемпературному нагреву за счет разряда между графитовыми электродами.
Данный способ выбран в качестве прототипа.
К его недостаткам можно отнести то, что метод требует высоких энергозатрат и является взрывоопасным.
Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения углеродсодержащих соединений на основе метода возбуждения микроплазменных разрядов на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей.
Технический результат - управляемый синтез углеродсодержащих наноматериалов.
Поставленная задача решается тем, что, как и в известном, в способе получения углеродсодержащих наноматериалов высокотемпературной конверсии подвергают жидкие углеводородные соединения.
Новым является то, что высокотемпературную электрохимическую конверсию осуществляют путем высоковольтной поляризации границы раздела, которую образуют объемом жидкого углеводородного соединения с объемом электропроводящей жидкости, и возбуждения на упомянутой границе раздела микроплазменных разрядов.
Кроме того, в качестве жидкого углеводородного соединения используют ароматические или предельные углеводороды, например бензол или октан.
Кроме того, в качестве электропроводящей жидкости используют водный раствор электропроводящей жидкости, например гидроокиси калия или галогенидов щелочных металлов или любые другие электропроводящие жидкости.
Кроме того, микроплазменные разряды на границе раздела возбуждают путем приложения напряжения между электродами, размещенными в объеме жидкого углеводородного соединения и в объеме электропроводящей жидкости.
Кроме того, осуществляют либо анодную, либо катодную высоковольтную поляризацию границы раздела с использованием импульсного источника питания с частотой 50 Гц, который позволяет плавно изменять задающее напряжение от 0 до 4000 В.
Кроме того, на границе раздела размещают мембрану, либо стеклянную, либо выполненную из алюминиевой фольги с нанесенным на нее оксидным покрытием.
Кроме того, граница раздела может быть естественной, горизонтальной без мембраны.
Кроме того, для увеличения длительности микроплазменного процесса осуществляют постоянное пополнение объемов фаз или используют проточную ячейку.
Кроме того, полученный продукт после первичной высокотемпературной электрохимической конверсии, содержащий незначительное количество фуллеренов или предшественников фуллеренов, повторно подвергают высокотемпературной электрохимической конверсии для увеличения выхода фуллеренов.
Преимуществом способа является использование высоковольтного электрохимического синтеза, который по сравнению с химическим синтезом обладает более широкими возможностями, так как позволяет управлять процессами синтеза с помощью изменения электрических параметров. Выбор в качестве метода высокотемпературной электрохимической конверсии - метода возбуждения микроплазменных процессов в растворах электролитов, вызываемых высоковольтной поляризацией границы раздела фаз, обусловлен тем, что это быстротекущие неравновесные процессы, сопровождаемые локальными высокотемпературными микроплазменными разрядами, свечением и ионизацией. Большинство электрохимических реакций такого процесса идет с перенапряжением и является неравновесными высокоэнергетическими процессами.
Рассмотрим необходимые условия, возникающие на границе раздела двух жидких фаз, которые приводят к синтезу новых органических соединений. Во-первых, в процессе высоковольтной поляризации границы раздела жидких фаз и возникновения микроплазменных разрядов образуются валентно ненасыщенные радикалы, которые являются чрезвычайно активными. Существование активных валентно ненасыщенных групп и радикалов приводит к появлению новых химических соединений при микроплазменных процессах на границе раздела жидких фаз. Во-вторых, высокие температуры и высокие давления, возникающие в процессе образования микроплазменных процессов на границе раздела, создают условия для разрыва связей и высокотемпературного синтеза. В-третьих, состав водной фазы, наличие анионов и катионов обеспечивают их влияние на продукты электрохимического синтеза. В-четвертых, высокие температуры и высокие давления, сопровождающие микроплазменные процессы на границе раздела двух жидких фаз, приводят к разрушению и сжиганию органической фазы до порошкового углерода. При этом образуются циклические органические соединения, содержащие пяти- и шестичленные кольца, представляющие собой промежуточные продукты синтеза фуллеренов, которые при высокой температуре микроплазменных разрядов на границе раздела фаз образуют фуллерены.
С целью исследования возможностей органического синтеза, например галогенирования органических веществ микроплазменными процессами на границе раздела двух жидких фаз при высоковольтной ее поляризации, были проведены следующие исследования.
В качестве органической фазы выбрали такие растворители как ароматические растворители - бензол, толуол, а для сравнения предельный углеводород октан.
В качестве водной фазы использовали водные 1 М растворы галогенидов калия, для сравнения растворы кислот и щелочей.
В свою очередь, граница раздела фаз может быть поляризована как катодно, так и анодно, то есть электроды, находящиеся в разных фазах, могут быть заряжены как положительно, так и отрицательно. В соответствии с этим на границе раздела фаз протекают разнообразные электрохимические процессы с образованием различных продуктов реакции в зависимости от знака поляризации.
Ожидали, что если граница раздела фаз со стороны органической фазы заряжена положительно, то анионы водной фазы при движении к границе раздела фаз вызовут галогенирование продуктов, получающихся из бензола в результате микроплазменных процессов на границе раздела жидких фаз. При обратной поляризации анионы галогенов должны двигаться к платиновому электроду в водной фазе с образованием галогенов. То есть продукты синтеза при различной поляризации границы жидких фаз должны отличаться.
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
На фиг.1 приведена электрохимическая ячейка для проведения синтеза органических соединений.
На фиг.2 приведены фотографии углеродсодержащих частиц, полученных при высоковольтной катодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменными процессами. Увеличение 100000.
На фиг.3 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной анодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся жесткими микроплазменными процессами. Увеличение 100000.
На фиг.4 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной анодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменными процессами. Увеличение 100000.
На фиг.5 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной катодной поляризации границы раздела октан - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменными процессами. Увеличение 100000.
На фиг.6 приведена поверхность оксидного покрытия фольги между двумя порами, на которой были получены фуллерены, увеличение а, б) 10000 и в) 20000.
Далее изобретение поясняется примерами его конкретного выполнения.
Для проведения синтеза органических соединений была создана электрохимическая ячейка, приведенная на фиг.1. Для высоковольтной поляризации использовали импульсный источник питания с частотой 50 Гц, который позволяет плавно изменять задающее напряжение от 0 до 4000 В.
Материал электродов выбирался из соображений их нерастворимости в данных условиях, так как растворимые электроды приводят к изменению концентрации ионов в водной и органической фазах.
Первый электрод - титановый игольчатый с рабочей поверхностью 0,8 см2 - располагали максимально близко к границе раздела в органической жидкости (жидком углеводородном соединении), чтобы уменьшить падение напряжения. Второй электрод представлял собой алюминиевую пластину с поверхностью, равной 4 см2. Его размещали в водной фазе (водном растворе электропроводящей жидкости) объемом 30 мл.
Пример 1
В качестве органической фазы использовали бензол (объем 30 мл)
В качестве водной фазы использовали водные 1 М растворы - гидроокиси калия объемом 3 мл.
Создавали границу раздела фаз бензол - водный 1 М раствор гидроокиси калия и подвергали ее высоковольтной катодной или анодной поляризации.
На фиг.2 приведены фотографии углеродсодержащих частиц, полученных при высоковольтной катодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменными процессами. Размеры углеродных частиц составляют от 7 до 15 нм.
На фиг.3 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной анодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся жесткими микроплазменными процессами. Размеры углеродных частиц составляют 50 нм.
На фиг.4 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной анодной поляризации границы раздела бензол - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменными процессами. Размеры углеродных частиц составляют от 10 до 40 нм.
Пример 2.
С целью исследования возможностей галогенирования органических веществ микроплазменными разрядами на границе раздела двух жидких фаз при высоковольтной поляризации границы раздела фаз - водный 1 М раствор калия фтористого (калия хлористого, калия йодистого) проводили следующие исследования.
Образовывали границу раздела фаз бензол - водный 1 М раствор и подвергали ее высоковольтной катодной или анодной поляризации.
Продукты микроплазменного синтеза, их масса, время выхода и процентное содержание для границы раздела бензол - водные растворы калия фтористого, калия хлористого, калия йодистого представлены в таблице 1. Знаком «+» обозначена анодная поляризация границы раздела жидких фаз, знаком «-» - катодная. Для более наглядного представления данных в таблице 1 оставили количество продуктов синтеза выше 5%.
Хромато-масс-спектральный анализ продуктов микроплазменного синтеза при высоковольтной поляризации границы раздела двух жидких фаз представлен в Таблице 1.
Figure 00000001
Согласно таблице 1 при катодной поляризации границы раздела бензол - водный раствор
1. Калий фтористый синтезируются три основных продукта:
бенз[а]азулен, фенантрен, флуорантен.
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
2. Калий хлористый - четыре основных продукта:
Аценафтилен, бифенил, фенантрен, флуорантен.
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000003
Figure 00000004
3. Калий йодистый - восемь основных продуктов:
Аценафтилен, бифенил, бенз[а]азулен, фенантрен, флуорантен, пирен, бензо[ghi]флуорантен.
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000007
Figure 00000008
4. Калий гидроокись -11 основных продуктов: бифенилен, аценафтилен, бифенил, бенз[а]азулен, дифенилацетилен, фенантрен, флуорантен, пирен, бензо|ghi]флуорантен, ацепирен.
При катодной поляризации граница раздела фаз заряжена отрицательно, вследствие этого изучаемые анионы не подходят к границе раздела фаз, а под действием электрического поля подходят к положительно заряженному электроду в водной фазе и окисляются до свободных галогенов. К отрицательно заряженной границе движутся катионы водорода и происходят процессы с их участием, как полагают исходя из анализа продуктов синтеза, процессы дегидрирования.
При анодной высоковольтной поляризации процессов микроплазменного синтеза наиболее благоприятные условия создают анионы йода, меньше ионы хлора и слабый синтез идет в присутствии ионов фтора и гидроксила. Так как продуктов галогенирования не образуется, а выделение пузырьков газа на границе раздела фаз имеет место, то при анодной поляризации анионы под действием электрического поля подходят к положительно заряженной границе раздела фаз, по-видимому, взаимодействуют с катионами водорода и выделяются в виде летучих галогенводородов. Кроме того, под действием микроплазменных процессов образуется множество радикалов за счет высокой энергии и температуры границы раздела фаз, происходит разрушение химических связей, образуются циклические соединения, состоящие из пяти и шестичленных углеродных колец.
Пример 3.
В качестве органической фазы использовали октан.
В качестве водной фазы использовали водные 1 М растворы - гидроокиси калия.
Образовывали границу граница раздела фаз октан - водный 1 М раствор и подвергали ее высоковольтной катодной или анодной поляризации.
Продукты процесса микроплазменного синтеза на границе раздела этих жидких фаз прокаливали в муфельной печи в кварцевой ампуле для возгонки фуллеренов, затем растворяли в бензоле и фотографировали на растровом электронном микроскопе при увеличении 100000.
На фиг.5 приведены фотографии углеродных частиц, полученных при высоковольтной катодной поляризации границы раздела октан - водный 1 М раствор KОН, сопровождающейся микроплазменньши процессами. Размеры углеродных частиц составляют от 7 до 30 нм.
Пример 4. В качестве органической фазы использовали бензол.
В качестве водной фазы использовали водные 1 М растворы Н3РO4.
Образовывали границу раздела фаз бензол - водный 1 М раствор Н3РO4 и подвергали ее высоковольтной катодной или анодной поляризации.
Результаты синтеза по примеру 3 и 4 приведены в таблице 2.
Таблица 2
Хромато-масс-спектральный анализ продуктов электрохимического синтеза при высоковольтной поляризации границы раздела двух жидких фаз.
М Соединение Время выхода 9-Н3РO4 10+Н3РO4 11-KОН 12+KОН 13-
KОН
14+KОН
бензол октан
135 толуен 6.13 4.92
152 бифенилен 11.41-12.77 2.32 1.67 2.15 1.06
152 аценафтилен 12.36 6.45
154 бифенил 10.73 4.73 5.00 13.06
178 фенантрен 21.23-23.80 2.10 4.25 4.83 2.13 6.21
178 антрацен 23.43 4.19 8.84 6.12 1.20
202 пирен 33.56-36.56 1.40 2.50 2.07 6.84
1.48
202 флуорантен 33.00 57.23 3.80 1.15 3.07 8.97
33.54 6.98 3.19 3.86
3.81
220 6,7,8,9,-бензо[6]флуорен 46.29-53.55 1.38 2.00 24.27 9.15
230 п-терфенил 34.98-36.04 0.46 4.23 29.18 6.59
3.02
4-этил-октан 48.78 5.53 6.94 1.30
4.92
пентакозан 51.17 9.05
9-октадектенамид 51.67 11.36
1-гептен 52.14 5.43
2 метил-октадекан 53.48 5.63
9-октадектен 55.70-57.87 6.92
6.21
220 1H-пиразол, 3,4-дифенил 53.67-53.70 13.97 38.10 6.62
6.57 5.07
252 бензо[к]флуорантен 52.64 6.21 2.09
Основными продуктами синтеза при катодной поляризации границы раздела бензол - Н3РO4 согласно результатам хромато-масс-спектрального анализа являются флуорантен, бензо-к-флуорантен, антрацен и бифенил, при анодной поляризации - бифенил, антрацен, флуорантен, но интенсивность спектров при катодной поляризации выше.
Основными продуктами микроплазменного синтеза в системе октан-KОН при катодной поляризации являются р-терфенил, а при анодной поляризации - флуорантен, фенантрен, пирен и р-терфенил.
Пример 5
Для получения углеродных соединений (фуллеренов и нанотрубок) на поверхности твердых тел использовали границы двух жидкостей, разделенных мембраной, осуществляли ее высоковольтную поляризацию и протекание на ней микроплазменных процессов.
Использовали стеклянную мембрану или алюминиевую фольгу с нанесенным на нее оксидным покрытием в микроплазменном режиме.
На стеклянной мембране формируются углеродные отложения в виде «углеродных дорожек», которые облегчают возбуждение микроплазменных разрядов при высоковольтной поляризации границы раздела фаз, то есть микроплазменные разряды появляются при менее высоких напряжениях.
Алюминиевую фольгу с нанесенным на нее оксидным покрытием в микроплазменном режиме помещаем на границу раздела водной и органической фаз, подаем на нее (границу раздела) поляризующее напряжение. Микроплазменный процесс начинается на границе раздела жидких фаз при высоковольтной ее поляризации порядка 3000 В, образующиеся в результате микроплазменного процесса углеродные соединения осаждаются на оксиде алюминия, заполняя поры и образуя углеродные нанотрубки.
На фиг.6 приведена поверхность оксидного покрытия фольги между двумя порами, на которой были получены фуллерены, увеличение а, б) 10000 и в) 20000. Приведена также поверхность стеклянной мембраны г), разделяющей две жидкости, при протекании на границе раздела фаз микроплазменных процессов (10000).
Пример 6. Для количественной оценки микроплазменного воздействия на границу раздела жидких фаз взяли по 100 мл органической жидкости (бензол или октан) и 10 мл 1 М водных растворов электролитов, провели микроплазменную обработку границ этих жидкостей в течение 15 минут, провели экстрагирование фуллеренов из сажи бензолом, отделили сажу и определили массу угля и сухого остатка. Известно, что фуллерены растворяются в бензоле, но их растворимость ограниченная, поэтому часть их находится в растворе бензола, а часть осаждается вместе с сажей. Чтобы извлечь фуллерены из сажи, необходимо проводить многократную обработку сажи небольшим количеством бензола. Сухой остаток после удаления бензола был проанализирован методом масс-спектрометрии на хромато-масс-спектрометре, результаты представлены в таблице 1 и 2. Наиболее разнообразные продукты микроплазменного синтеза по качеству и количеству получаются при катодной поляризации «-» изученных систем.
В таблице 3 приведены данные по количественной оценке сажи (угля) и сухого остатка для изученных систем.
Таблица 3
Масса угля и масса сухого остатка в продуктах микроплазменного синтеза
Поляризация Органическая фаза Водная фаза Масса угля, мг Масса сухого остатка, мг Масса сухого остатка/Масса угля, %
катодная 1 бензол KСl 182 35 19,2
анодная 2 бензол KСl 90 20 22,2
катодная 3 бензол KОН 212 40 18,9
анодная 4 бензол KОН 130 23 17,8
анодная 5 бензол KF 40 10 25,0
катодная 6 бензол KF 175 16 9,1
катодная 7 бензол KI 110 30 27,2
анодная 8 бензол KI 65 20 30,8
катодная 9 бензол Н3РO4 45 10 22,2
анодная 10 бензол Н3РO4 20 4 20,0
катодная 11 бензол KОН 35 11 31,4
анодная 12 бензол КОН 48 10 20,8
катодная 13 октан KОН 29 13 44,8
анодная 14 октан KОН 5 1 20,0
катодная 15 гексан KСl 38 15 39,0
анодная 16 гексан KСl 27 12 44,4
Анализ результатов показывает, что больше всего углеродных частиц получается при высоковольтной поляризации границы раздела системы бензол-KОН, причем при катодной поляризации размер частиц немного меньше, чем при анодной поляризации. Размеры углеродных частиц составляют от 7 до 30 нм (фиг.2). Для этой системы получены МАЛДИ спектры.
Наиболее же разнообразные продукты микроплазменного синтеза по качеству и количеству получаются при катодной поляризации «-» изученных систем. Для обнаружения фуллеренов проведен анализ прямым вводом продуктов микроплазменного синтеза методом ионизации при лазерной десорбции в матрице, так называемым методом МАЛДИ («matrix Assistant Laser Desorption Ionization"), на двух матрицах с тригидроксиантраценом (ТНА) и нитроанилином (NA), с ультрафиолетовым лазером, длительность импульса которого составляет 0.5-10 нс. Энергия излучения одного импульса на единицу площади составляет примерно 30-600 Дж/м2. Интенсивность излучения 1.106-5.107 Вт/см2. МАЛДИ-спектры показали, что образуются углеродные соединения с массой 792, что соответствует фуллерену С66, и массой 840, что соответствует фуллерену С70.

Claims (8)

1. Способ получения углеродсодержащих наноматериалов, в котором высокотемпературной конверсии подвергают жидкие углеводородные соединения, отличающийся тем, что высокотемпературную электрохимическую конверсию осуществляют путем высоковольтной поляризации границы раздела, которую образуют объемом жидкого углеводородного соединения с объемом электропроводящей жидкости, и возбуждения на упомянутой границе раздела микроплазменных разрядов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкого углеводородного соединения используют ароматические или предельные углеводороды, например бензол или октан.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве электропроводящей жидкости используют, например, раствор гидроокиси калия, или растворы галогенидов щелочных металлов, или любые другие электропроводящие жидкости.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что микроплазменные разряды на границе раздела возбуждают путем приложения напряжения между электродами, размещенными в объеме жидкого углеводородного соединения и в объеме электропроводящей жидкости.
5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что осуществляют либо анодную, либо катодную высоковольтную поляризацию границы раздела с использованием импульсного источника питания с частотой 50 Гц, который позволяет плавно изменять задающее напряжение от 0 до 4000 В.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что на границе раздела размещают мембрану либо стеклянную, либо выполненную из алюминиевой фольги с нанесенным на нее оксидным покрытием.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что граница раздела может быть естественной горизонтальной, образованной без мембраны.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно полученные в процессе высокотемпературной электрохимической конверсии углеродсодержащие наноматериалы прокаливают в муфельной печи в кварцевой ампуле для возгонки фуллеренов, а затем растворяют в бензоле.
RU2007121020/15A 2007-06-04 2007-06-04 Способ получения углеродсодержащих наноматериалов RU2362732C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121020/15A RU2362732C2 (ru) 2007-06-04 2007-06-04 Способ получения углеродсодержащих наноматериалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121020/15A RU2362732C2 (ru) 2007-06-04 2007-06-04 Способ получения углеродсодержащих наноматериалов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007121020A RU2007121020A (ru) 2008-12-10
RU2362732C2 true RU2362732C2 (ru) 2009-07-27

Family

ID=41048583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007121020/15A RU2362732C2 (ru) 2007-06-04 2007-06-04 Способ получения углеродсодержащих наноматериалов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2362732C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511384C2 (ru) * 2012-03-29 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО НПО "Инновация") Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876684A (en) * 1992-08-14 1999-03-02 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Methods and apparati for producing fullerenes
RU2169699C2 (ru) * 1999-05-24 2001-06-27 Ижевский государственный технический университет Способ получения углеродметаллсодержащих наноструктур
RU2178766C2 (ru) * 2000-02-10 2002-01-27 Плугин Александр Илларионович Способ получения фуллеренов
RU2186022C2 (ru) * 2000-02-25 2002-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕДА" Способ получения фуллеренов
US20020122754A1 (en) * 1999-03-23 2002-09-05 Ryzhkov Vladislav Andeevitch Method and device for producing higher fullerenes and nanotubes
US20030049195A1 (en) * 2001-08-30 2003-03-13 Alford J. Michael Polynuclear aromatic hydrocarbons for fullerene synthesis in flames
US20030143151A1 (en) * 2001-12-05 2003-07-31 Diener Michael D. Combustion process for synthesis of carbon nanomaterials from liquid hydrocarbon
US20040258604A1 (en) * 2001-09-06 2004-12-23 Ryzhkov Vladislay Andreevitch Apparatus and method for nanoparticle and nanotube production and use therefor for gas storage
US20050121309A1 (en) * 2001-09-14 2005-06-09 Manish Chhowalla Method of producing nanoparticles
JP2005247677A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Yuichi Kin カーボンナノチューブの製造方法
CN1931716A (zh) * 2006-09-14 2007-03-21 太原理工大学 一种以液苯介质电弧放电制备洋葱状富勒烯的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876684A (en) * 1992-08-14 1999-03-02 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Methods and apparati for producing fullerenes
US20020122754A1 (en) * 1999-03-23 2002-09-05 Ryzhkov Vladislav Andeevitch Method and device for producing higher fullerenes and nanotubes
RU2169699C2 (ru) * 1999-05-24 2001-06-27 Ижевский государственный технический университет Способ получения углеродметаллсодержащих наноструктур
RU2178766C2 (ru) * 2000-02-10 2002-01-27 Плугин Александр Илларионович Способ получения фуллеренов
RU2186022C2 (ru) * 2000-02-25 2002-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛЕДА" Способ получения фуллеренов
US20030049195A1 (en) * 2001-08-30 2003-03-13 Alford J. Michael Polynuclear aromatic hydrocarbons for fullerene synthesis in flames
US20040258604A1 (en) * 2001-09-06 2004-12-23 Ryzhkov Vladislay Andreevitch Apparatus and method for nanoparticle and nanotube production and use therefor for gas storage
US20050121309A1 (en) * 2001-09-14 2005-06-09 Manish Chhowalla Method of producing nanoparticles
US20030143151A1 (en) * 2001-12-05 2003-07-31 Diener Michael D. Combustion process for synthesis of carbon nanomaterials from liquid hydrocarbon
JP2005247677A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Yuichi Kin カーボンナノチューブの製造方法
CN1931716A (zh) * 2006-09-14 2007-03-21 太原理工大学 一种以液苯介质电弧放电制备洋葱状富勒烯的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHINFUKU NOMURA et al. Microwave plasma in hydrocarbon liquids, Appl. Phys. Lett., 2006, v.88. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2511384C2 (ru) * 2012-03-29 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная организация "Инновация" (ООО НПО "Инновация") Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007121020A (ru) 2008-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5649186B2 (ja) オニオンライクカーボンおよびその製造方法
JPH09501778A (ja) 電気泳動懸濁物のためのガス吸収性添加剤
Shirai et al. Atmospheric DC glow microplasmas using miniature gas flow and electrolyte cathode
DE102011081915B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von Wasser
Efimov et al. A new approach to the high-yield synthesis of nanoparticles by spark discharge
Li et al. Insight into the synthesis of carbon quantum dots by gas-liquid discharges: The role of precursors
RU2362732C2 (ru) Способ получения углеродсодержащих наноматериалов
RU2371381C2 (ru) Способ и устройство плазмохимического синтеза нанообъектов
CN108468071A (zh) 电化学离子冲击制备无机非金属材料量子点的方法及其应用
JP5863178B2 (ja) マイクロ波液中プラズマ処理によるアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属ドープナノ粒子の製造方法とそれを用いた質量分析方法
Frischkorn et al. Electronic relaxation dynamics of carbon cluster anions: Excitation of the C̃ 2 Π g← X̃ 2 Π u transition in C 6−
RU2475298C1 (ru) Способ получения нанопорошков из различных электропроводящих материалов
Zhang et al. Plasma catalytic synthesis of silver nanoparticles
JP2014037618A (ja) 堆積装置および堆積方法
Delaportas et al. Ta2O5 crystalline nanoparticle synthesis by DC anodic arc in water
CN102945777A (zh) 一维纳米结构极化增强放电电极
CN106270836A (zh) 电火花放电制备荧光碳量子点的方法
Krivenko et al. Electrochemical behavior of electrodes containing nanostructured carbon of various morphology in the cathodic region of potentials
JP6143260B2 (ja) 複合ナノ粒子の製造方法及び製造装置
RU2693734C1 (ru) Генератор для получения наночастиц в импульсно-периодическом газовом разряде
Shirafuji et al. Application of integrated micro solution plasma to decomposition of organic substances in water
US20230331558A1 (en) Method for exfoliating and/or functionalising lamellar objects and associated device
Fedoseev et al. Elongated dust particles growth in a spherical glow discharge in ethanol
Cha et al. Photoelectron spectroscopy of clusters and adsorbates on clusters
Huo et al. High-Efficiency Synthesis of Giant Fullerenes from Single-Carbon Molecules

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180605