Способ получения коаксиальных углеродных нанотрубок

 

Изобретение может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике, в композитных материалах на основе нанометровых волокон - линейных аналогов фуллеренов. Пропан или пропанпропиленовую фракцию разлагают в присутствии никельсодержащего катализатора при 500 - 700^oС. Нанотрубки имеют диаметр 10 - 15 мкм и представляют собой полые, скрученные, искривленные спирали, волокна или шары диаметром 100 - 200 мкм. 1 табл.

Данное изобретение относится к области получения линейных аналогов фуллеренов - коаксиальных углеродных нанотрубок.

Известен способ получения линейных аналогов фуллеренов, которые получаются при испарении графитового электрода в дуговом разряде, в атмосфере гелия при давлении в две атмосферы и напряжении 18 В [1]. Недостатком известного способа является то, что используют дорогостоящий гелий.

Известен способ получения нанотрубок из ацетилена, нагретого до 700^oC, с использованием кобальтового катализатора на кремниевой подложке [2]. Недостатком известного способа является то, что используют дорогостоящий ацетилен.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения фуллеренов, заключающийся в том, что пиролизу подвергают один или несколько возможно замещенных ароматических углеродов [3]. Недостатком данного способа является использование термостабильного ароматического углеводородного сырья.

Цель изобретения - удешевление процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют термокаталитическое разложение пропана или пропан-пропиленовой фракции (физико-химическое свойство которой приведены в таблице) в присутствии никельсодержащего катализатора при температуре 500-700^oC.

Пример. Способ осуществляется следующим образом в реактор из кварцевого стекла помещают никелевый катализатор, реактор нагревают до температуры 700^oC в трубчатой печи. После достижения нужной температуры в реактор подают пропан или пропан-пропиленовую фракцию, предварительно очищенные от сернистых соединений и воды. Эксперимент проводили в течение 2 ч. Полученное вещество исследовали при помощи туннельного сканирующего электронного микроскопа. Как показали исследования, полученное вещество состоит из пространственных углеродных клубков (в форме шаров различного диаметра - 100-200 мкм), внутреннюю структуру которых составляют полые скрученные или искривленные спирали и нитевидные волокна с меньшим диаметром 10-15 мкм.

Рентгеноструктурный анализ показал однородность структуры исследуемых углеродных клубков, кристаллическая решетка которых состоит из множества однородных прямых секций, соединенных между собой под одним и тем же углом.

Углеродные нанотрубки, полученные по предлагаемому способу могут быть использованы в нанотехнологии и микроэлектроннике, поскольку при одном диаметре они будут иметь металлические свойства, а при другом - полупроводниковые, кроме того, их можно использовать в композитных материалах, а также в производстве нанометровых волокон из оксидов металлов (для катализаторов).

Предлагаемый способ является более дешевым, поскольку в качестве исходного сырья используют недефицитные источники углеродного сырья - пропан и пропан-пропиленовую фракцию.

Источники информации 1. T.W.Ebbeson, P.M.Ajayan.-Nature. 1992, v.358, N 6383, p.220.

2. Amelinckx et al., - Scince, 1994, v.265, p.635.

3. PCT WO 9506001 Al, кл. C 01 B 31/02, 1995.

Формула изобретения

Способ получения коаксиальных углеродных нанотрубок путем термокаталитического разложения углеводородного сырья в присутствии никельсодержащего катализатора, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют пропан или пропан-пропиленовую фракцию и процесс ведут при 500 - 700^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1