Практическая часть
1. Изучение влияния массы катализатора на морфологию и размеры углеродных нанотрубок
Как правило, углеродные нанотрубки искривлены и переплетены между собой, иногда образуя плотные клубки, состоящие из углеродных нанотрубок. Единичные углеродные нанотрубки могут образовывать связки, между которыми действует слабое Ван-дер-ваальсовое взаимодействие. Диаметр связок углеродных нанотрубок достигает нескольких сот микрометров.
Задание N1
Определить морфологию (связки, клубок, единичные углеродные нанотрубки) и характерные размеры единичных углеродных нанотрубок и связок углеродных нанотрубок (длину, диаметр), полученных пиролизом углеродсодержащих газов в присутствии катализатора при следующем соотношении массы катализатора к массе углеродных нанотрубок: 0.31, 0.57, 0.68 (рис.15-17).
Контрольный пример
Рис.14 Электронномикроскопическое изображение углеродных нанотрубок, отношение массы катализатора к массе углеродных нанотрубок 0.27.
На рис.6 наблюдаются искривленные связки углеродных нанотрубок диаметром 110-150нм, длиной 1-2мкм.
Порядок выполнения работы.
1. Получить файлы электронно-микроскопических изображений углеродных нанотрубок, полученных при увеличении ×5000 и ×20000.
2. Описать морфологию полученных изображений.
3. Определить длину и диаметр углеродных нанотрубок и связок углеродных нанотрубок.
4. Полученные результаты представить в таблице.
Таблица2
N/N |
Морфология углеродных нанотрубок |
Диаметр углеродных нанотрубок (связок углеродных нанотрубок) |
Длина углеродных нанотрубок (связок углеродных нанотрубок) |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
5. Выводы.
Рис.15 Электронномикроскопическое изображение углеродных нанотрубок, отношение массы катализатора к массе углеродных нанотрубок 0.31
Рис.16 Электронномикроскопическое изображение углеродных нанотрубок, отношение массы катализатора к массе углеродных нанотрубок 0.57.
Рис.17 Электронномикроскопическое изображение углеродных нанотрубок, отношение массы катализатора к массе углеродных нанотрубок 0.68
Вопросы к лабораторной работе:
1. Определение нанотрубки;
2. Виды нанотрубок;
3. Использование нанотрубок для хранения водорода и других газов;
4. Получение углеродных нанотрубок пиролизом углеродсодержащих газов
5. Тип проводимости углеродных нанотрубок;
6. Эластические свойства углеродных нанотрубок;
7. Нанотрубки, метод их изучения.
8. Принцип работы сканирующего электронного микроскопа.
9. Режимы работы на сканирующем электронном микроскопе JSM-6380LV.
10. Изучение морфологии поверхности на сканирующем электронном микроскопе.
11. Упругие свойства углеродных нанотрубок;
12. Ширина запрещенной зоны углеродных нанотрубок, обладающих полупроводниковым типом проводимости;
13. Диаметр и длина однослойных и многослойных углеродных нанотрубок;
14. Методы получения углеродных нанотрубок;
15. Получение нанотрубок в электрической дуге;
16. Очистка углеродных нанотрубок;
17. Подготовка образцов для работы на сканирующем туннельном микроскопе JSM-6380LV.
18. Применение нанотрубок для усиления полимеров;
19. Расстояние между слоями в многослойных углеродных нанотрубках;
20. Применение углеродных нанотрубок.
21. Структура углеродных нанотрубок.
Список литературы:
Электронная микроскопия тонких кристаллов. П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон. Пер. с англ. под ред. Л.М. Утевского. М.: “Мир”, 1968, 574с.
Электронная микроскопия и прочность кристаллов. Пер. с англ. Б.М. Бронфина и И.Л. Светлова. Под.ред. проф. Д.А. Петрова. М.: “Металлургия”, 1968.
Электронная микроскопия в металловедении. Справочник под. Ред. А.В. Смирновой, Москва, ”Металлургия”, 1985, 191с.
Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления физического материаловедения: Учебное пособие.- Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 2000.-360с.