Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Д. Г. Муратов, Л. В. Кожитов, А. В. Попкова, М. А. Пушкарев

ИНХС РАН

Е. В. Якушко

Рассмотрено получение металлоуглеродных никельсодержащих нанокомпозитов на основе ИК−пиролизованного полиакрилонитрила (ПАН) и гексагидрата хлорида никеля, а также результаты исследования структурных характеристик синтезированного материала. Нанокомпозиты получали в условиях ИК−пиролиза прекурсора на основе ПАН и гексагидрата хлорида никеля (NiCl₂ · 6H₂O). Пиролиз проводили в интервале температур 150—700 °C. Полученные нанокомпозиты представляют собой двухфазную систему из углеродной матрицы, образующейся при карбонизации ПАН, и распределенных в ней наночастиц никеля (оксида никеля), средний размер которых составляет 15—25 нм. Исследовано влияние температуры процесса ИК−пиро лиза прекурсора на размер полученных наночастиц никеля. Установлено, что распределение наночастиц никеля по размеру определяется температурой синтеза нанокомпозита. Так, с ростом температуры преобладающий средний размер частиц металла увеличивается, а распределение размывается и смещается в сторону больших размеров. С помощью расчетов полной энергии Гиббса возможных реакций восстановления никеля из хлорида и оксида продуктами пиролиза ПАН показана возможность формирования нанокомпозитов, включающих наночастицы оксида никеля, которые при более высокой температуре ИК−нагрева (более 500 °C) также могут восстанавливаться до нуль−валентного состояния.

1. Елисеев, А. А. Функциональные наноматериалы / А. А. Елисеев, А. В. Лукашин / − М. : Физматлит, 2010. − 452 с.
2. Alonso, F. A hightly reusable carbon−supported platinum catalyst for the hydrogen−transfer reduction of ketones / F. Alonso, P. Riente, F. Rodriguez−Reinoso, J. Ruiz−Martinez, A. Sepulveda−Escribano, M. Yus // Chem. Cat. Chem. − 2009. − V. 1, N 1. − P. 75—77.
3. Ряшенцева, М. А. Применение металлоуглеродных катализаторов в процессах превращения низших алифатических спиртов / М. А. Ряшенцева, Е. В. Егорова, А. И. Трусов, Е. Р. Нугманов, С. Н. Антонюк // Успехи химии. − 2006. − Т. 75, № 11. − С. 1119—1132.
4. Ефимов, М. Н. Получение и структура каталитических нанокомпозитных углеродных материалов, содержащих металлы платиновой группы / М. Н. Ефимов, Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева, М. М. Ермилова, Н. В. Орехова, Г. Ф. Терещенко, Э. Л. Дзидзигури, Е. Н. Сидорова // Вестн. МИТХТ им. М. В. Ломоносова. − 2008. − Т. 3, № 1. − С. 66—69.
5. Земцов, Л. М. Углеродные наноструктуры на основе ИК−пиролизованного полиакрилонитрила / Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева, М. Н. Ефимов, Д. Г. Муратов, К. А. Багдасарова // Высокомолек. соед. А. − 2006. − Т. 48, № 6. − С. 977—982.
6. Муратов, Д. Г. Исследование электропроводности и полупроводниковых свойств нового углеродного материала на основе ИК−пиролизованного полиакрилонитрила ((С₃H₃N)_n) / Д. Г. Муратов, В. В. Козлов, В. В. Крапухин, Л. В. Кожитов, Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2007. − № 3. − C. 26—30.
7. Уманский, Я. С. Кристаллография, рентгенография, электронная микроскопия / Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. − М. : Металлургия, 1982. − 632 с.
8. Селиванов, В. Н. Экспрессные методы рентгеновского анализа распределений кристаллитов и дислокационной структуры деформированных поликристаллов / В. Н. Селиванов, В. Ф. Смыслов // Материаловедение. − 1998. − № 4. − С. 2—7.
9. Рыжонков, Д. И. Наноматериалы: учебное пособие / Д. И. Рыжонков, В. В. Левина, Э. Л. Дзидзигури. − М. : БИНОМ Лаборатория знаний, 2008.
10. Muratov, D. G. Formation of bimetal nanoparticles in the structure of C—Cu—Zn metal−carbon nanocomposite / D. G. Muratov, L. M. Zemtsov, G. P. Karpacheva, E. L. Dzidziguri, E. N. Sidorova // Nanotechnologies in Russia. − 2012. − V. 7, N 1. − P. 62—66.
11. Пат. РФ № 2455225. Способ получения нанокомпозита FeNi₃/пиролизованный полиакрилонитрил / Л. В. Кожитов, А. В. Костикова, В. В. Козлов. Зарегистрировано 10.07.2012.
12. Костикова, А. В. Структурные особенности нанокомпозита FeNi₃/C, полученного при ИК−нагреве / А. В. Костикова, В. В. Козлов, В. А. Тарала // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2012. − № 2. − С. 61—64
13. Муратов, Д. Г. Металлоуглеродные нанокомпозиты на основе полиакрилонитрила и металлов группы железа: получение, свойства, стабильность / Д. Г. Муратов, Л. В. Кожитов, В. В. Козлов, А. В. Костикова, Н. А. Валиахметова // Тр. VIII Междунар. конф. «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов». − Курск, 2011. − С. 304—318.
14. Земцов, Л. М. Углеродные наноструктуры на основе ИК−пиролизованного полиакрилонитрила / Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева, М. Н. Ефимов, Д. Г. Муратов, К. А. Багдасарова // Высокомолек. соед. А. 2006. − T. 48, № 6. − C. 977—982.
15. Козлов, В. В. Особенности образования системы полисопряженных связей полиакрилонитрила в условиях вакуума при термической обработке / В. В. Козлов, Г. П. Карпачева, В. С. Петров, Е. В. Лазовская // Там же. − 2001. T. 43, № 1. − C. 20.
16. Белов, Г. В. ASTD — электронный справочник по термодинамическим, термохимическим и теплофизическим свойствам индивидуальных веществ / Г. В. Белов, Б. Г. Трусов. − М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1990—1993.