Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

КР (1-2) / 2 / Лекция 7 / 10-12

.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
1.26 Mб
Скачать

7 лекция

10)Пути очистки и выделения фуллеренов.

Наиболее удобный и широко распространенный метод экстракциифуллеренов из продуктов термического разложения графита, а также последующей сепарации и очистки фуллеренов, основан на использовании растворителей и сорбентов.

Этот метод включает в себя несколько стадий. На первой стадии фуллерен-содержащая сажа обрабатывается с помощью неполярного растворителя, в качестве которого используются бензол, толуол и другие вещества. Выпаривание полученного таким образом раствора фуллеренов приводит к образованию черного поликристаллического порошка, представляющего собой смесь фуллеренов различного сорта. Типичный масс спектр подобного продукта показывает, что экстракт фуллеренов на 80 - 90 % состоит из С60 и на 10 -15% из С70.

Экстракт фуллеренов, растворенный в одном из растворителей, пропускается через сорбент, в качестве которого может быть использован алюминий, активированный уголь либо оксиды (Al2 O3, SiO 2 ) с высокими сорбци- онными характеристиками. Фуллерены собираются этим металлом, а затем экстрагируются из него с помощью чистого растворителя. Эффективность экстракции определяется сочетанием сорбент-фуллерен-растворитель и обычно при использовании определенного сорбента и растворителя заметно зависит от типа фуллерена. Поэтому растворитель, пропущенный через сорбент с сорбированным в нем фуллереном, экстрагирует из сорбента поочередно фуллерены различного сорта, которые тем самым могут быть легко отделены друг от друга.

Пример (из лекции )

Экстрактор Сокслета устанавливается на круглодонную колбу, в которой находится экстрагирующий растворитель, и снабжается обратным холодильником. В центре аппарата находится резервуар, в который помещается гильза, сделанная из плотного картона или бумаги и заполненная твёрдым образцом, из которого будет производиться экстракция. Растворитель нагревают до температуры кипения, он испаряется и, проходя по боковому отводу, попадает на обратный холодильник, где конденсируется и стекает в гильзу. Пока гильза заполняется растворителем, происходит экстракция целевого вещества в этот растворитель. Как только уровень жидкости в гильзе достигает верхнего уровня сифона, гильза опустошается: раствор вещества сливается в исходную колбу и цикл повторяется снова. Таким образом, прибор позволяет производить многократную экстракцию за счёт повторного использования относительно небольшого объёма растворителя, при этом экстрагируемое вещество накапливается в основной колбе[1].

Эффективность экстракции дополнительно увеличивается за счёт того, что гильза находится непосредственно над колбой и нагревается парами кипящего растворителя[1].

1 – нагреватель

2 – колба с растворителем

3 – экстрактор фуллеренсодержащей

сажей

4 – обратный холодильник

11)Механизм образования фуллеренов.

Предложено огромное количество механизмов образования фуллеренов . найти тот который нам дал Попов я так и не смог , поэтому напишу то ,что он говорил на лекции по памяти) Как он говорил это последнее ,что было доказано и .т. п .Суть в том , что фуллерен образуется благодаря столкновению в реакторе нескольких кластеров углерода определенной формы ( их количество вроде 5).Причем ,в начале, необходимо одновременное столкновение некоторых из них , после чего образуется большой кластер ,который тоже должен столкнуться с оставшимися . Так как столкновение должно происходить единовременно и при наличии всех необходимых частей , то все это имеет достаточно хреновый вероятностный характер , поэтому и выход такой маленький )

Предлагаю данный ответ отредактировать : одна голова хорошо , а две лучше.

Кстати ) картинки прилагаются из лекции)

12) Синтез графена методом CVD (функциональная схема процесса и характеристика продукта).

То что предложил нам Попов

Метод из интернета

Подложками в проведенных опытах служили монокристаллы кварца, сапфир, кварцевое стекло и диоксид кремния. Сначала на них методом электронно-лучевого испарения наносился слой катализатора (меди) толщиной 100–450 нм. Затем при температуре в 1 000 ˚C начинался процесс CVD в присутствии смеси H2 и СН4, продолжавшийся от 15 минут до семи часов. В процессе выращивания пленки или сразу после его окончания медь собирается в капли и удаляется, оставляя однослойный графен на диэлектрической подложке.  Исследования по методикам рамановской спектроскопии и атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии подтвердили образование слитных графеновых пленок на свободных от металла областях диэлектрика площадью в десятки квадратных микрометров.

Еще один с характеристиками полученного продукта :

Альтернативный подход основан на использовании химического осаждения паров (CVD), широко применяемого для получения углеродных нанотрубок. Согласно этому подходу, графены растут в результате термического разложения углеродосодержащих газообразных соединений на поверхности металлического катализатора. Недавно группе во главе с одним из основоположников наноуглеродной науки проф. M.Dresselhaus из Massachusetts Institute of Technology (США) [1] удалось, используя CVD, получить слои графенов площадью порядка 6 см2. В качестве катализатора использовали поликристаллическую пленку Ni толщиной порядка 500 нм, нанесенную на подложку SiO2/Si, которую нагревали до температуры 900°C и в течение 20 мин отжигали в потоке H2 и Ar (400 и 600 см3/мин, соответственно). Это приводило к трансформации микроструктуры никелевой пленки с образованием зернистой структуры. Подготовленную таким образом подложку в течение 5 мин обжигали при 1000оС в токе H2 + CH4 (скорость 1400 см3/мин) при содержании метана несколько десятых процента, что сопровождалось термокаталитическим разложением метана и диффузией атомов углерода внутрь никелевых зерен. В результате последующего охлаждения подложки до 500оC в потоке Ar + H2 на ней образовывалась графеновая пленка.

Наблюдения, выполненные с помощью просвечивающего электронного микроскопа, показали, что параметры полученных графеновых пленок существенно зависят от сочетания трех факторов: размера зерен Niкатализатора, содержания метана в рабочей газовой смеси, скорости охлаждения образца после проведения CVD процедуры. Так, при относительно высоком содержании метана (0.7 %) образуются преимущественно графены, содержащие более двух слоев. При умеренном содержании метана (0.5 - 0.6%) и относительно низких скоростях охлаждения образца (dT/dt < 25°C/мин) доля одно- и двухслойных графенов оказывается весьма высокой (около 87%). Площадь графеновой пленки определяется площадью подложки, покрытой никелевой пленкой, и в данном эксперименте достигало 6 см2. Несомненно, площадь можно легко увеличить при использовании более крупных подложек. В этом случае, согласно измерениям, выполненным с помощью атомного силового микроскопа, характерная высота однослойных и двухслойных графеновых листов составила 0.72 и 1.16 нм, соответственно. Удельное электрическое сопротивление пленок, полученных при высоком и умеренном содержании метана, измеренное четырехконтактным методом, составило ~ (0.5 – 1) кО/см2 и (3 – 5) кО/см2, соответственно. 

Соседние файлы в папке Лекция 7