Як впровадити азот в вуглецеву нанотрубку

Відомо, що залежно від індексів киральности вуглецеві нанотрубки можуть бути як металевими, так і напівпровідниковими. Однак, заміщаючи атоми вуглецю атомами іншого сорту (наприклад, азоту або бору), можна в певних межах варіювати їх електронні властивості. Крім того, допування додатково впливає на реакційну здатність зразків і їх механічну міцність, тому завдання пошуку простих способів синтезу допованих вуглецевих нанотрубок представляє чималий інтерес.

В роботі [1] автори з допомогою недорогий масштабованої методики аерозольно підтримуваного хімічного парофазного осадження (aerosol-assisted chemical vapor deposition) отримали допированные азотом одностінні вуглецеві нанотрубки (N-SWCNT). Дослідники піддавали піролізу з’єднаний з аерозолями етанолу і бензиламінів фероцен в діапазоні температур від 950 до 1100°C і в результаті змогли отримати N-SWCNT з вмістом азоту близько 1 ат. %. З допомогою просвічує електронної та скануючої електронної мікроскопії і рамановской спектроскопії автори контролювали якість і морфологію нанотрубок, а наявність азоту в зразках визначали за допомогою спектроскопії характеристичних втрат енергії електронами та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії. В результаті синтезовані зразки N-SWCNT являють собою досить товсті “пучки”, поверхня яких покрита аморфним вуглецем (див. рис.) і, крім того, містять достатню кількість великих часток каталізатора (залізо).

Зображення N-SWCNT “пучків”, отримані з допомогою просвічує електронної мікроскопії.

 

І хоча за допомогою технічних модифікацій експериментальної установки вдалося зменшити їх середній діаметр, тим не менш, автори відзначають, що робота в цьому напрямку не закінчена. Коригування таких параметрів, як температура і склад газу-носія дозволили змінювати діаметр нанотрубок в діапазоні від 0.9 до 1.8 нм, а також збільшити швидкість реакції (> 10 мг/з) та процентний вихід N-SWCNT. До речі, максимальний вихід N-SWCNT дослідники отримали при 1000°C в атмосфері аргоно-водневої суміші в пропорції 9:1. Спроби збільшення числа атомів допанта у складі зразків не увінчалися успіхом, оскільки використання прекурсорів з підвищеним вмістом азоту стримувало зростання нанотрубок.

У результаті, в роботі [1] представлена досить проста методика отримання допованих азотом одностінних вуглецевих нанотрубок, яку, будемо сподіватися, автори надалі будуть розвивати. Можна припустити, що таким розвитком стане розширення запропонованого способу на нанотрубки допированные бором або підбір нових прекурсорів для виробництва N-SWCNT.

М. Маслов

1. A. A. Koós et al., Chem. Phys. Lett. 538, 108 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *