Способ заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом


 


Владельцы патента RU 2511218:

Закрытое акционерное общество "Нанотехнологии и инновации" (RU)

Изобретение относится к области нанотехнологий, а точнее к способам заполнения внутренних полостей нанотрубок химическими веществами, и может быть использовано для заполнения внутренних полостей нанотрубок необходимым веществом при использовании их в виде наноконтейнеров и для изготовления наноматериалов с новыми полезными свойствами. Техническим результатом изобретения является увеличение степени заполнения внутренних полостей нанотрубок необходимым веществом. В способе заполнения внутренних полостей нанотрубок химическим веществом помещают нанотрубки в вакуумную камеру, прогревают их в вакууме для десорбции газообразных и жидких примесей, охлаждают под вакуумом, после чего производят напуск в вакуумную камеру жидкого либо газообразного химического вещества до полного покрытия жидким химическим веществом нанотрубок либо до заполнения вакуумной камеры газообразным химическим веществом до атмосферного давления. 1 табл.

 

Изобретение относится к области нанотехнологий, а точнее к способам заполнения внутренних полостей нанотрубок химическими веществами, и может быть использовано для заполнения внутренних полостей нанотрубок необходимым веществом при использовании их в виде наноконтейнеров и для изготовления наноматериалов с новыми полезными свойствами.

Известен способ направленного заполнения одностенных углеродных нанотрубок тугоплавкими полупроводниковыми соединениями путем проведения химической реакции в каналах нанотрубок с целью получения нанокомпозитов полупроводников группы АIIВVI внутри каналов одностенных углеродных нанотрубок [I]. Способ основан на процессах предварительного открытия трубок и последующего формирования нанокомпозита с помощью капиллярного внедрения галогенида металла внутрь углеродной нанотрубки при температуре, превышающей температуру плавления соответствующего внедряемого вещества не менее чем на 2К. К недостаткам данного способа относится низкая степень заполнения внутренней полости нанотрубки полупроводниковым соединением из-за большой вязкости расплава.

Известны также способы обработки углеродных нанотрубок с целью увеличения их сорбционной емкости при заполнении водородом [2-3]. Способы обработки углеродных нанотрубок предусматривают их нагрев при температуре 1500-1600°С в парах сульфида цинка в течение 20-30 мин и последующее заполнение водородом при температуре 25°С в течение 24 часов под давлением водорода 78-80 атм. Данные изобретения позволяют увеличить количество водорода, запасаемого в нанотрубках, но не эффективны при заполнения нанотрубок жидкими веществами.

Известен способ модифицирования неорганических нанотрубок согласно которому нанотрубки помещают в раствор химического вещества, производят механическое перемешивание и нагрев раствора с нанотрубками в вакуумированной камере либо на воздухе. [4]. Однако при таком виде обработок химическое вещество, в основном, адсорбируется на поверхности, а не во внутренней полости нанотрубок, т.к. полному заполнению внутренней полости препятствует газообразная или жидкая фракция, запертая с обеих сторон нанотрубки вошедшим под воздействием капиллярных сил раствором.

Для увеличения заполняемости внутренней полости нанотрубок необходимым веществом применяют способ, описанный в работе [5], согласно которому нанотрубки помещаются в раствор, содержащий химическое вещество, перемешивают, полученную суспензию помещают в вакуумную камеру и производят троекратную откачку камеры с троекратным напуском атмосферы. После чего нанотрубки извлекают из раствора, сушат и используют по назначению. Данный способ также не позволяет полностью заполнить внутреннюю полость нанотрубки из-за присутствия в исходных нанотрубках адсорбированных и удерживаемых капиллярными силами газообразных и жидких примесей.

Целью данного изобретения является увеличение степени заполнения внутренних полостей нанотрубок необходимым веществом.

Поставленная цель достигается в способе, состоящем из помещения нанотрубок в вакуумную камеру, прогрева их в вакууме для десорбции газообразных и жидких примесей и последующего заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом под вакуумом, отличающемся тем, что помещенные в вакуумную камеру и прогретые под вакуумом для десорбции газообразных и жидких примесей нанотрубки охлаждают под вакуумом, после чего производят напуск в вакуумную камеру жидкого либо газообразного химического вещества до полного покрытия жидким химическим веществом нанотрубок либо до заполнения вакуумной камеры газообразным химическим веществом до атмосферного давления.

При этом в результате удаления из вакуумной камеры паров посторонних веществ и термической обработки нанотрубок под вакуумом внутренняя полость нанотрубок очищается от адсорбированных газообразных и жидких веществ и затем заполняется только парами либо жидкой фракцией требуемого химического вещества.

Пример реализации способа

В 150 мл деионизированной воды растворили 180 г нитрата серебра и перемешали до полного растворения.

а. В 50 мл приготовленного раствора добавили 10 г природного нанотрубчатого минерала галлуазита и механически перемешали до образования суспензии. Сосуд с полученной суспензией поместили в вакуумную камеру на 3 часа и трижды откачали атмосферу до давления 350 Па с последующим трехкратным напуском атмосферы в камеру через каждый час. Затем камеру разгерметизировали, галлуазит отделили центрифугированием от раствора, промыли в деионизованной воде, обработали 50% раствором NaOH для превращения нитрата серебра в оксид серебра, промыли в деионизованной воде до нейтрального рН и высушили при 120°С в течение 3 ч. Из высушенного галлуазита приготовили три пробы и пикнометрически определили его плотность по методике, описанной в ИСО 5018-83 «Материалы огнеупорные. Метод определения истинной плотности». Полученные значения плотности представлены в таблице - а.

б. 100 мл раствора азотнокислого серебра налили в емкость, подсоединенную к игольчатому клапану напуска атмосферы в вакуумную камеру. На нагреваемый столик вакуумной камеры поместили сосуд с 10 г природного нанотрубчатого минерала галлуазита, расположили над ним трубку для подачи приготовленного раствора нитрата серебра от игольчатого клапана и загерметизировали камеру. Камеру медленно откачали до давления 350 Па, после чего, продолжая откачку, прогрели сосуд с галлуазитом при 100°С в течение 10 минут. Затем сосуд с галлуазитом охладили под вакуумом и каплями через игольчатый клапан стали обрабатывать раствором азотнокислого серебра до полного покрытия галлуазита раствором. Затем камеру разгерметизировали, галлуазит отделили центрифугированием от раствора, промыли в деионизованной воде, обработали 50% раствором NaOH для превращения нитрата серебра в оксид серебра, промыли в деионизованной воде до нейтрального рН и высушили при 120°С в течение 3 часов. Из высушенного галлуазита приготовили три пробы и пикнометрически определили его плотность по методике, описанной в ИСО 5018-83 «Материалы огнеупорные. Метод определения истинной плотности». Полученные значения плотности представлены в таблице - б.

в. Пикнометрически определили плотность трех навесок исходного природного нанотрубчатого минерала галлуазита по методике, описанной в ИСО 5018-83 «Материалы огнеупорные. Метод определения истинной плотности». Полученные значения плотности представлены в таблице - в.

В таблице приведены результаты измерения плотности галлуазита, обработанного по способам, приведенным в [4, 5] - а, обработанному по предлагаемому способу - б и в сопоставлении с плотностью исходного галлуазита - в.

Как видно из приведенных примеров, галлуазит, обработанный по предложенному нами способу, имеет среднюю плотность 2,696 г/см3, что превосходит среднюю плотность галлуазита, обработанного по способам, приведенным в [4, 5], равную 2,619 г/см3 . Это свидетельствует о большей степени заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом.

Таблица
Результаты измерения плотности (в г/см3) исходного галлуазита и галлуазита, обработанного по способам, приведенным в [4, 5] и по предлагаемому способу.
№ образца а Галлуазит, обработанный
по способу [4, 5]
б. Галлуазит, обработанный по
предлагаемому
способу
в Исходный
галлуазит
Образец 1 2,621 г/см3 2,698 г/см3 2.562 г/см3
Образец 2 2,618 г/см3 2,694 г/см3 2.563 г/см3
Образец 3 2,619 г/см3 2,697 г/см3 2.560 г/см3
Среднее значение 2,619 г/см3 2,696 г/см3 2.562 г/см3

Источники информации

[I]. Способ направленного заполнения одностенных углеродных нанотрубок

тугоплавкими полупроводниковыми соединениями путем проведения

химической реакции в каналах нанотрубок. Елисеев А.А, Киселев Н.А.,

Киселева Е.А., Чернышева М.В., Жигалина О.М.// Заявка РФ на изобретение

№2007148047/28 от 25.12.2007.

[2]. Способ заполнения углеродных нанотрубок водородом. Колесников Н.Н.,

Кведер В.В., Борисенко Д.Н.// Патент РФ на изобретение № 2379228.

[3]. Способ обработки углеродных нанотрубок. Колесников Н.Н., Кведер

В.В., Борисенко Д. Н.// Патент РФ на изобретение №2296046.

[4].Price R.R., Gaber В. Р. Controlled release of active agents using inorganic tubules// US patent № 5,651,976.

[5]. Natural Tubule Clay Template Synthesis of Silver Nanorods for Antibacterial

Composite Coating. Elshad Abdullayev, Keita Sakakibara, Ken Okamoto, Wenbo

Wei, Katsuhiko Ariga, and Yuri Lvov 11 ACS Appl. Mater. Interfaces, 2011, 3 (10),

pp. 4040-046.

Способ заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом, состоящий из помещения нанотрубок в вакуумную камеру, прогрева их в вакууме для десорбции газообразных и жидких примесей и последующего заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом под вакуумом, отличающийся тем, что помещенные в вакуумную камеру и прогретые под вакуумом для десорбции газообразных и жидких примесей нанотрубки охлаждают под вакуумом, после чего производят напуск в вакуумную камеру жидкого либо газообразного химического вещества до полного покрытия жидким химическим веществом нанотрубок либо до заполнения вакуумной камеры газообразным химическим веществом до атмосферного давления.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к электронному графеновому устройству. Гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство содержит первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник и управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Материал, содержащий фуллерен и кремний, получают термической обработкой исходных материалов в реакционной камере с помощью струи высокотемпературной плазмы.

Изобретение может быть использовано как добавка к бетонам, полимерам, существенно улучшающая их эксплуатационные свойства. Способ получения углеродного наноматериала включает предварительную подготовку сфагнового мха, в ходе которой его освобождают от инородных примесей, просушивают до влажности не более 10% и подвергают измельчению, затем измельченный материал подвергают пиролизу при температуре 850-950°C в течение 1-2 ч, охлаждают до комнатной температуры, после чего аморфный углерод, полученный в процессе пиролиза, подвергают механоактивации в варио-планетарной мельнице в течение 7-10 часов.
Изобретение может быть использовано при электрохимической очистке сточных вод, имеющих сложный состав органического происхождения и ряд неорганических компонентов.

Изобретение может быть использовано при глубокой переработке пыли, уловленной из отходящих газов электротермического производства кремния. Репульпируют водой при соотношении жидкого к твердому (15-20):1 техногенный отход в виде пыли, содержащей углеродные наночастицы, обрабатывают водным раствором фтористоводородной кислоты с концентрацией 15-32%, нейтрализуют аммиаком до pH 6,5-8,5.

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов, электродов, токопроводящих элементов, фильтров. Твердый политетрафторэтилен (ПТФЭ) подвергают пиролизу без доступа воздуха в плазме импульсного высоковольтного электрического разряда при атмосферном давлении с амплитудой импульсов не менее 9 кВ.

Изобретение может быть использовано при изготовлении прозрачных электродов и приборов наноэлектроники. Графеновую пленку получают осаждением в вакууме углерода из углеродсодержащего газа на подложку, покрытую катализатором, предварительно нагретую до температуры, превышающей разложение углеродсодержащего газа.

Изобретение может быть использовано в электрохимических и электрофизических устройствах. Осуществляют анодную гальваностатическую поляризацию титана или циркония с плотностью тока от 0,1 до 3,0 мА·см-2 в расплаве хлоридов щелочных металлов, содержащем от 0,1 до 1,0 мас.% порошка карбида бора при температуре 843-873 К в атмосфере аргона.

Изобретение относится к эрозионностойким теплозащитным композиционным материалам и может быть использовано для создания деталей защиты поверхностей гиперзвуковых спускаемых аппаратов (ГСА).

Изобретение может быть использовано при изготовлении высокопрочных комплексных углеродных нитей и композиционных материалов для авто- и/или авиастроения. Углеродсодержащий компонент, активатор и прекурсор катализатора роста углеродных нанотрубок вводят в поток газа-носителя через средство для их ввода с образованием смеси.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлоуглеродных композитных материалов в форме плоскопараллельных заготовок: плит, пластин, лент, фольги и др.
Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии. Предложен способ получения микрогравиметрического иммуносенсора.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к биоматериалам, представляющим собой наночастицы биорезорбируемого аморфного гидроксиапатита, которые могут использоваться в медицине и в косметике, например, в качестве материала, стимулирующего регенерацию мягкой и костной ткани, в т.ч.

Изобретение относится к области фотолитографии, а именно к способу изготовления резистивных масок для нанолитографии. Способ включает восстановление серебра с образованием наночастиц серебра и последующую стимуляцию процесса термической полимеризации капролактама на поверхности полученных наночастиц с помощью лазерного возбуждения в них плазмонных колебаний.

Изобретение относится к многослойным формованным изделиям, которые могут быть использованы в качестве плиты, пленки для теплиц или в качестве элемента окон. Формованное изделие (1) состоит из наружного слоя (2) и находящегося ниже наружного слоя (2) внутреннего слоя (3), выполненного из термопластичного полимера.

Изобретение относится к области оценки поверхностных свойств материалов и может быть использовано для разработки энергетических нанотехнологий в различных отраслях промышленности: химической, кожевенной и меховой, легкой, пищевой, медицинской, строительной индустрии и т.д.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно к установкам для получения олигомерного наноструктурированного битума. Установка содержит приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатой окислительной колонной, снабженной патрубками подвода воздуха, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода готового битума соединен с емкостью для целевого продукта.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Материал, содержащий фуллерен и кремний, получают термической обработкой исходных материалов в реакционной камере с помощью струи высокотемпературной плазмы.

Изобретение относится к механизированной дуговой сварке плавящимся электродом в среде защитных газов. Защитный газ вводят через ниппель и осевой канал инжектора в смесительную камеру.

Изобретение относится к способам синтезирования новых материалов с заданными электрофизическими характеристиками и может быть применено для создания функциональных материалов с управляемыми характеристиками для нужд современной микро- и наноэлектроники.

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и плазмохимии и может быть использовано для плазменной обработки и утилизации отходов нефтепереработки. Жидкое углеводородное сырьёе 5 разлагают электрическим разрядом в разрядном устройстве, расположенном в вакуумной камере 6. Устройство включает изготовленные из меди катод 1 и анод 2, а также токопроводящие к ним шины 3. Катод 1 находится в диэлектрической кювете 4 и его поверхность покрыта слоем углеводородного сырья 5 толщиной 1-4 мм. На катод 1 и анод 2 подают электрическое напряжение, достаточное для пробоя межэлектродного промежутка. Разложение сырья 5 осуществляют в высоковольтном сильнонеравновесном электрическом разряде при давлении 20-50 Торр. Изобретение обеспечивает увеличение скорости получения целевого продукта из отходов нефтепереработки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх