Bamboo δομημένο νανοσωλήνες άνθρακα (BCNTs) με τα στενά τη διανομή διάμετρο συντέθηκαν με διμεταλλικό Cu-Mo καταλύτες. Οι διάμετροι των νανοσωλήνων άνθρακα ήταν περίπου 20 nm, με μήκος αρκετών μικρομέτρων και το πάχος του τοιχώματος μεταξύ 3-5 nm. Η καταλυτική νανοσωματίδια, με μέση διάμετρο μικρότερη των 20 nm, διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη σύνθεση των νανοσωλήνων, που ενεργεί ως σπόροι nucleation για την ανάπτυξη. Raman και θερμικών αποτελεσμάτων των αναλύσεων σταθμική έδειξαν ότι η ποιότητα της BCNTs εξαρτιόταν από το ύψος του Cu που υπάρχουν στο καταλύτη. Αυτά τα αποτελέσματα πρόκληση αποδεκτή σοφία ότι σημαντικές αποδόσεις των CNTs μπορεί να σχηματιστεί από την καταλυτική διαδρομές καρδιαγγειακή νόσο εάν η πρώτη γραμμή, είναι μέσα του σειρά στοιχείων μετάβασης που χρησιμοποιήθηκαν ως καταλύτες. Σχήμα 4. EDXA φάσματα του άνθρακα / καταλύτη έτοιμοι στις 10 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO καταλύτη από CH 4 καρδιαγγειακής νόσου στους 850 ° C για 1 ώρα. Οι κορυφές έχουν επισημανθεί με αναφορά σε αποδεκτά x-ray γραμμές. TEM εικόνες μετά την HNO 3 θεραπεία για να διαλύσει τον καταλύτη αποκαλύψει τη φύση των CNTs σχηματιστεί. Σχήμα 5 δείχνει TEM εικόνες τυπικό της Πολύτοιχες μπαμπού δομημένο νανοσωλήνες προετοιμασμένοι στους 850 o C στις 10 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo καταλύτη. Η απόδοση των νανοσωλήνων άνθρακα ήταν περίπου 10 wt.% Σε σχέση με το βάρος LYST καταλυ. Οι ευέλικτες νανοσωλήνες σχηματίζονται με τη χρήση αυτών των καταλυτών φαίνεται στο Σχήμα 5α . Καταλύτης σωματίδια παρατηρείται συχνά στις άκρες των νανοσωλήνων και σε ορισμένες περιπτώσεις μικρά μεταλλικά σωματίδια παρατηρήθηκαν στο εσωτερικό των νανοσωλήνων (Σχήμα 5β). Οι παρατηρήσεις αυτές δείχνουν ότι τα άκρα είναι κλειστές οι BCNTs και αυτό επιβεβαιώνεται από τα χαρακτηριστικά στοιχεία που φαίνεται στο Σχήμα 5γ .  Εικόνα 5 χαρακτηριστικές εικόνες TEM της BCNTs αυξηθεί στους 850 º C με 10% κ.β. Cu / Mo / MgO καταλύτη:.. (Α) χαμηλή εικόνα TEM μεγέθυνση της BCNTs, (β) εικόνα TEM των σωματιδίων καταλύτη που βρίσκεται στο εσωτερικό και στις άκρες των των νανοσωλήνων, (γ) TEM εικόνα των νανοσωλήνων άνθρακα, που γεμίζουν με ένα νανοσωματίδιο καταλύτης η οποία είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό της BCNTs με εξωτερική διάμετρο 20 nm, (δ) μια υψηλής ανάλυσης φωτογραφία TEM μιας BCNT με την καμπύλη φύλλα γραφίτη. Μορφολογίες του Encapsulated σωματίδια καταλύτη Είναι ενδιαφέρον ότι τα σωματίδια καταλύτη έγκλειστα στο BCNTs δεν διέθετε την ίδια σφαίρα-όπως μορφολογίες που παρατηρήθηκαν σε μη αντιδράσασα καταλύτες ή αχρησιμοποίητα σωματίδια καταλύτη. Αυτό είναι σύμφωνο με τις υψηλές θερμοκρασίες που χρησιμοποιούνται τα οποία είναι καθ 'υπέρβαση των Hüttig θερμοκρασία του χαλκού. H υπό εξέταση προϊόντος ανάλυσης εικόνες TEM φαίνεται στο Σχήμα 5d αποκαλύπτουν ότι οι τοίχοι των νανοσωλήνων κατασκευαστεί 10 έως 20 γραφίτη στρώματα και μια εσωτερική διάμετρο από 5 έως 10 nm.  Σχήμα 6. Φάσματα Raman των BCNTs που παράγονται από την καταλυτική διάσπαση του CH 4 κατά τη διάρκεια μιας Cu / Mo / MgO καταλύτη στους 850 º C με Cu φόρτωσης: (α) 5% κατά βάρος, (β) 10% κ.β. και (γ) 15 wt.. .%. Μπαμπού Δομημένη Ποιότητα νανοσωλήνων άνθρακα Η ποιότητα των BCNTs υποδεικνύεται από το φάσματα Raman φαίνεται στο σχήμα 6. T wo χαρακτηριστικές κορυφές παρατηρήθηκαν που απορρέουν από τη BCNTs. Μια κορυφή, η D-band, βρίσκεται περίπου 1326 εκατοστά -1 Και αποδίδεται σε ελαττώματα, καμπύλα φύλλα γραφίτη και στρεβλώσεις πλέγματος στις δομές του άνθρακα. Η G-band, σε περίπου 1588 εκατοστά -1, Είναι χαρακτηριστικό του γραφίτη. Η ένταση της D-band είναι ισχυρότερη από αυτή του G-band και για τα τρία δείγματα του άνθρακα, αλλά η ένταση της 1326 εκατοστά - 1 αιχμής μειώνεται με την αύξηση του ποσού του Cu στην επιφάνεια του καταλύτη. Οι αναλογίες ένταση μεταξύ του D-band και G-band (Ι Δ / I G αναλογία) βρέθηκαν να είναι 1.27, 1.20 και 1.09 για Cu φορτώσεις από 5, 10 και 15 wt.%, αντίστοιχα, δείχνοντας ότι είναι υψηλότερα νανοσωλήνες ποιότητας που σχηματίζεται στο υψηλότερο Cu / Mo αναλογία σε πειράματα μας. Ο μηχανισμός της BCNTs γενιά σε αυτά τα συστήματα είναι πολύπλοκα και αναπόδεικτες σε αυτό το στάδιο και μπορεί να είναι διαφορετική από ότι στο Μο-προωθείται Ni, Fe και Co καταλύτη του συστήματος. 28-30 Για να κατανοήσουμε Cu επίδραση στη διαμόρφωση της BCNTs, περαιτέρω πειράματα του χαρακτηρισμούς καταλύτη πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση UV-Raman και XRD που παρουσιάζεται στο σχήμα 8 και το σχήμα 9. Σχήμα 8 δείχνει UV συντονισμού Raman φάσματα μολυβδαινικού ειδών υποστηρίζεται σε MgO ενθουσιασμένοι από τη γραμμή λέιζερ σε 244 nm. Μετά την πύρωση στους 450 o C, δεν Raman σήμα βρέθηκε σχετικά με τα υποστηριζόμενα Cu καταλύτη μόνο, ενώ στις 5 wt.% Mo / MgO καταλύτη, τρεις προφανείς Raman ζώνες σε 736, 820 και 912 εκατοστά -1 Παρατηρούνται για την μολυβδαινικού είδη. Η μπάντα σε 736 εκατοστά -1 είναι που δόθηκε στη Mo-O-Mg ομολόγων, το συγκρότημα στο 820 εκατοστά -1 Είναι ανατεθεί Mo είδη κρυσταλλική φάση, και το συγκρότημα στο 912 εκατοστά -1 Είναι που δόθηκε στη τετραεδρική είδη μολυβδαινικού σε MgO. Ωστόσο, δύο Raman ζώνες σε 736 και 820 εκατοστά -1 Τριών Cu-Mo φορτωμένο / MgO καταλύτες εξαφανιστεί και μόνο μία μπάντα διευρυνθεί σε 912 εκατοστά -1 Είναι αριστερά, η οποία θα πρέπει να είναι η συμβολή της τετραεδρική είδη μολυβδαινικό της MgMo 4 και CuMo 4 φάση. Ωστόσο, δεν νανοσωλήνες άνθρακα παρατηρήθηκαν όταν η ενιαία Mo υποστηρίζεται σε MgO αν MgMo 4 μετράται κατά τα πειράματα, έτσι επίδραση της MgMo 4 φάσης για την παραγωγή BCNTs αποκλείεται. Το αποτέλεσμα αυτό σημαίνει ότι η φάση του μολυβδαινικού CuMo 4 είναι μόνο ένα πρόδρομο της μειωμένης νανοσωματίδια, η οποία είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό των νανοσωλήνων άνθρακα.  Σχήμα. 8. UV συντονισμού Raman φάσματα των καταλυτών πυρωμένο ενθουσιασμένοι από τη γραμμή λέιζερ σε 244,0 nm. (Α) 5 wt.% Cu / MgO, (β) 5 wt.% Mo / MgO, (γ) 5 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO, (β) 10 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO και (γ) 15 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO καταλύτη. XRD Πρότυπα Καταλύτες XRD πρότυπα μειωθεί 5 κβ.% Mo / MgO καταλύτη σε σχήμα 9 παρουσιάζει ότι δεν κορυφές των μεταλλικών Mo παρατηρούνται και μόνο τις χαρακτηριστικές κορυφές του οξειδίου του μαγνησίου εμφανίστηκε. Ωστόσο, η ασθενής μεταλλικές αιχμές Mo βρίσκεται κοντά στο 40 και 58 o μπορεί να παρατηρηθεί και στις 10 wt.% Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO. Ως εκ τούτου, Raman και XRD αποτελέσματα δείχνουν ότι η τετραεδρική είδη μολυβδαινικό διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη διαμόρφωση του Mo νανοσωματιδίων για τη γενιά των BCNTs.  Σχήμα 9. XRD πρότυπα (α) 5% κατά βάρος Mo / MgO καταλύτη και (β) 10% κ.β. Cu-φορτωμένο Cu / Mo / MgO καταλύτη μείωσε στους 850 ° C για 60 λεπτά με H 2 / Ar ροή των 200 ml min.. - 1. Για Mo καταλύτες νανοσωματίδια μόνο Μο για τη σύνθεση των BCNTs δεν θα μπορούσε να σχηματιστεί χωρίς την προσθήκη Cu στην επιφάνεια του καταλύτη, και υπερκορεσμού του άνθρακα εμφανίζεται σε μορφή καρβίδιο του μολυβδαινίου που οδηγεί μόνο στο σχηματισμό από άμορφο άνθρακα, όπως τηρούνται από TEM. 31,32 Όπως αποκάλυψε εδώ, Cu / MgO επίσης δεν έχουν καμία δραστηριότητα για την αποσύνθεση του μεθανίου σε αυτό το εύρος θερμοκρασιών λόγω της κακής πυρόλυση υδρογονανθράκων δραστηριότητα αυτού του μετάλλου. Για το διμεταλλικό καταλύτες προτείνουμε Mo κέντρα εξυπηρετούν ως κέντρα πυρόλυση υδρογονανθράκων που παράγει καρβίδιο και ατομιστικής είδος άνθρακα που διαχέονται σε χαλκό που περιέχουν συστατικά και τα διέλυσαν που αποτελούν το BCNTs. Η εξάρτηση από το μέγεθος των νανοσωματιδίων παρατηρείται εδώ (δηλαδή μόνο σε σωματίδια <20 nm σε μέγεθος) μπορεί να σχετίζονται με διάφορες ενέργειες, συμπεριλαμβανομένων των επιπτώσεων του μεγέθους των σωματιδίων (εγγενής υψηλότερη δραστηριότητα), διαφορετικές σύνθεσης στην επιφάνεια (λόγω του μεγέθους φαινομένων που συνδέονται με το διαχωρισμό π.χ.) ή λόγω των μαζικών μέσων μεταφοράς φαινομένων στο διμεταλλικό επιφάνεια καταλύτη. Συμπεράσματα Εν ολίγοις, έχουμε σύνθεση με επιτυχία BCNTs χρησιμοποιώντας την καταλυτική διάσπαση του μεθανίου πάνω από υποστηρίζεται Cu / Mo καταλύτες. Η συνισταμένη διάμετρος του BCNTs είναι περίπου 20 nm με μήκος έως και αρκετά μικρά. Μόνο καταλύτης νανοσωματίδια, με διάμετρο περίπου 20 nm, είναι ενεργά για την ανάπτυξη των BCNTs. Για την επιτυχή ανάπτυξη της BCNTs τόσο Cu και Mo πρέπει να είναι παρούσα. Φασματοσκοπία Raman και TGA χαρακτηρισμό του BCNTs δείχνουν ότι ως το Cu περιεχόμενο του καταλύτη αυξάνει το ίδιο κάνει και τις αποδόσεις των υψηλής ποιότητας νανοσωλήνων. Ευχαριστίες Οι συγγραφείς αναγνωρίζουν την Ευρωπαϊκή Ένωση στο πλαίσιο της DESYGN-IT έργο (STREP έργου 505626-1), Επιχείρηση Ιρλανδία (Project IP/2004/0183) και η Intel ( Ιρλανδία ). Ευχαριστούμε τον καθηγητή Μπορεί Λι και ο Δρ Zhaochi Feng για βοήθεια σε UV-Raman μετρήσεις.
Date Added: Nov 14, 2007
Last Update: 10. October 2011 08:42
|