ИСТИНА

Работа посвящена получению и характеризации новых гибридных материалов на основе МУНТ конической и цилиндрической структуры, полученных пиролитическим разложением различным образом диспергированных бензольно-спиртовых растворов ацетилацетонатов никеля и железа в атмосфере водорода при 600°С и толуольных растворов ферроцена при 800-850°С. От примесей аморфного углерода МУНТ очищали отжигом на воздухе при температуре 350-400°С в течение 2 ч. Для очистки от примесей металла и открытия торцов нанотрубок использовали обработку 10М раствором HCl при ультразвуком (УЗ) воздействии и нагревании, для более глубокой очистки от металла использовали обработку в среде сверхкритической воды. Функционализацию в HNO3 и H2O2 проводили после УЗ активации кипячением, озонирование осуществляли в плазме тлеющего разряда кислорода; степень функционализации трубок определяли ДТА-ТГ, 13С ЯМР, элементным анализом, люминесценцией, титрованием. Декорирование наночастицами переходных металлов (Fe, Co, Ni) карбоксилированных МУНТ проводили из водных растворов их ацетатов и формиатов с последующим отжигом в атмосфере азота и восстановлением водородом, а также сонохимически из растворов их карбонилов в декалине. Продемонстрирована эффективность описанных подходов для получения конических и классических МУНТ диаметром до 50 нм (содержание в тверрдой фазе до 98%), металл углеродных нанокомпозитов, функционализированных СООН группами МУНТ, а также для контролируемой очистки (вплоть по глубокой) МУНТ от примесей металла обработкой в водном флюиде и декорирования внешней поверхности трубок дискретными металлическими частицами размером до 5 нм. Разработаны также методы ковалентной функционализации МУНТ с целью реализации максимально прочных взаимодействий с широко используемыми в промышленности в виде латексов сополимерами акриловой кислоты, что легло в основу создания новых гибридных металл-углеродных-полимерных нанокомпозитов с улучшенными механическими и адгезионными свойствами. Показано, что введение модифицированных МУНТ в латесные пленки приводит к улучшению их адгезионных и прочностных характеристик: при этом прочностные свойства увеличиваются в 3 раза при концентрации 0,5 масс.% ц-МУНТ-СООН в латексе на основе сополимера акриловой кислоты и стирола, адгезионные свойства – в 3,5 раза в нанокомпозите на основе сополимера бутилакрилата, метилметакрилата, стирола с содержанием к-МУНТ-СОCl 0,4 масс.%. Исследована активности и селективность металл-углеродных наноматериалов в процессах Фишера-Тропша и восстановительной конверсии углекислого газа. Продемонстрированая высокая термостабильность получаемых катализаторов, эффективность использования конических МУНТ в катализе - многочисленные sp3-гибридизованные атомы углерода на стенках трубки обеспечивают уникальную стабилизацию наноразмерных металлов, препятствуя его агломерации и дезактивации. В рамках проекта определены также термические и механические свойства полимер-углеродных композитов, методом МНПВО ИК-спектроскопии определены коэффициены диффузии воды в них. Изучено влияние ПАВ на процессы формирования полимеров и их свойства. Для более равномерного высаживания металлических наночастиц осуществлен синтез допированных азотом многостенных нанотрубок. Изучено влияние эффекта гетерозамещения на активность и селективность таких металл-углеродных композитов в процессах Фишера-Тропша и восстановительной конверсии углекислого газа. Полученные материалы охарактеризованы с использованием методов ДСК-ДТА-ТГ, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии энергетических потерь электронов, ИК- и рамановской спектроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгеновской дифракции, элементного анализа, сканирующей зондовой микроскопии.