RU2577273C1 - Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes - Google Patents
Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577273C1 RU2577273C1 RU2014146924/05A RU2014146924A RU2577273C1 RU 2577273 C1 RU2577273 C1 RU 2577273C1 RU 2014146924/05 A RU2014146924/05 A RU 2014146924/05A RU 2014146924 A RU2014146924 A RU 2014146924A RU 2577273 C1 RU2577273 C1 RU 2577273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- multilayer carbon
- catalyst
- nanotubes
- aerogel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения аэрогелей на основе многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) в виде изделий с контролируемой формой (в частности шариков, кубиков, пластин, тетраэдров, торов, цилиндров, полиэдров, призм, октаэдров и других желаемых форм). Полученные аэрогели могут использоваться для получения покрытий, поглощающих и/или отражающих электромагнитное излучение, звукопоглощающих композитов, а также носителей биологически активных объектов.The invention relates to the field of production of aerogels based on multilayer carbon nanotubes (MWCNTs) in the form of products with a controlled shape (in particular, balls, cubes, plates, tetrahedrons, tori, cylinders, polyhedra, prisms, octahedrons and other desired shapes). The obtained aerogels can be used to obtain coatings that absorb and / or reflect electromagnetic radiation, sound-absorbing composites, as well as carriers of biologically active objects.
Аэрогели - материалы, представляющие собой гель, в котором жидкая фаза полностью замещена газообразной. Углеродные аэрогели - высокопористые материалы, состоящие из трехмерного каркаса, образованного различными протяженными формами углеродных наноматериалов (пенами из аморфизованного или графитизированного углерода, графенами, углеродными нанотрубками), характеризуются низкой плотностью (менее 100 мг/см3).Aerogels are materials that are a gel in which the liquid phase is completely replaced by a gaseous one. Carbon aerogels are highly porous materials consisting of a three-dimensional framework formed by various extended forms of carbon nanomaterials (amorphized or graphitized carbon foams, graphenes, carbon nanotubes), are characterized by low density (less than 100 mg / cm 3 ).
Известно несколько подходов получения углеродных аэрогелей. При этом наиболее распространены методы, базирующиеся на первоначальном получении 3D-полимерных матриц (по золь-гель технологии) с их последующей карбонизацией, а также методы, базирующиеся на использовании индивидуальных наноразмерных структур (фуллерены, углеродные нанотрубки, графен и т.д.). В частности, описаны способы получения углеродных аэрогелей по золь-гель технологии, выполненных по классической схеме путем трех последовательных технологических операций: (1) золь-гель полимеризации органических олигомеров (синтез органических аэрогелей), (2) сушки (субкритическая, сверхкритическая или сублимационная) и (3) высокотемпературной карбонизации полученного органического аэрогеля [R.W. Pekala, C.T. Alviso, X. Lu, J. Gross, J. Fricke, New organic aerogels based upon a phenolic-furfural reaction / J. Non-Cryst Solids, 1995, 188, 34-40]. Several approaches are known for producing carbon aerogels. In this case, the most common methods are based on the initial preparation of 3D polymer matrices (using sol-gel technology) with their subsequent carbonization, as well as methods based on the use of individual nanoscale structures (fullerenes, carbon nanotubes, graphene, etc.). In particular, methods for producing carbon aerogels using the sol-gel technology described in the classical way by three sequential technological operations are described: (1) sol-gel polymerization of organic oligomers (synthesis of organic aerogels), (2) drying (subcritical, supercritical or sublimation) and (3) high temperature carbonization of the obtained organic airgel [RW Pekala, C.T. Alviso, X. Lu, J. Gross, J. Fricke, New organic aerogels based upon a phenolic-furfural reaction / J. Non-Cryst Solids, 1995, 188, 34-40].
Для получения углеродного аэрогеля через стадию золь-гель технологии используются различные органические матрицы на основе: резорцин-формальдегида, меламин-формальдегида, фенол-фурфурола, полиакрилонитрила и полиуретана [W. Li, G. Reichenauer, J. Fricke, Carbon aerogels derived from cresol-resorcinol-formaldehyde for supercapacitors / Carbon, 2002, 40, 2955-2959]. В этом ряду наибольшее распространение получила система на основе резорцин-формальдегида. Использование различных приемов удаления растворителя (метод замены растворителей, субкритическая, сверхкритическая и сублимационная сушки) приводит к получению аэрогелей с различными свойствами и структурой [R. Zhang, Y. Lu, L. Zhan et al., Monolithic carbon aerogels from sol-gel polymerization of phenolic resoles and methylolated melamine / Carbon, 2002, 41, 1660-1663]. Большинство аэрогелей углерода, получаемых с использованием описанных подходов, имеют удельную поверхность в диапазоне от 500-800 м2/г. Данные методы имеют ряд недостатков, такие как многостадийность, необходимость использования дорогостоящих реактивов и оборудования.Various organic matrices based on resorcinol-formaldehyde, melamine-formaldehyde, phenol-furfural, polyacrylonitrile and polyurethane [W. Li, G. Reichenauer, J. Fricke, Carbon aerogels derived from cresol-resorcinol-formaldehyde for supercapacitors / Carbon, 2002, 40, 2955-2959]. In this series, the most widely used system based on resorcinol-formaldehyde. The use of various solvent removal techniques (solvent replacement method, subcritical, supercritical, and freeze-drying) results in airgels with different properties and structure [R. Zhang, Y. Lu, L. Zhan et al., Monolithic carbon aerogels from sol-gel polymerization of phenolic resoles and methylolated melamine / Carbon, 2002, 41, 1660-1663]. Most carbon aerogels obtained using the described approaches have a specific surface area in the range of 500-800 m 2 / g. These methods have several disadvantages, such as multi-stage, the need to use expensive reagents and equipment.
Другие методы получения аэрогелей базируются на использовании подходов связывания фрагментов наноструктурированных углеродных материалов дополнительными химическими веществами (фуллерены, углеродные нанотрубки, графен и т.д.). В частности, были описаны различные методики по получению углеродных аэрогелей за счет «склеивания» углеродных нанотрубок с использованием полимерных материалов (поливиниловый спирт, полиметилметакрилат и т.д), однако, это приводило к снижению проводимости и увеличению плотности углеродного аэрогеля [М.В. Bryning, D.E. Milkie, M.F. Islam et al., Carbon Nanotube Aerogels / Adv. Mater., 2007, 19, 661-664]. Other methods for producing airgels are based on the use of approaches to bind fragments of nanostructured carbon materials with additional chemicals (fullerenes, carbon nanotubes, graphene, etc.). In particular, various techniques for producing carbon aerogels by bonding carbon nanotubes using polymer materials (polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, etc.) were described, however, this led to a decrease in conductivity and an increase in the density of carbon aerogel [M.V. Bryning, D.E. Milkie, M.F. Islam et al., Carbon Nanotube Aerogels / Adv. Mater., 2007, 19, 661-664].
Величина поверхности аэрогелей, полученных путем склеивания наноструктурированных форм углерода, значительным образом зависит от плотности структурообразующего материала, от типа связующего материала и его количества [J. Liu, A.S. Karakoti, A. Kumar et al., Ultralight Multiwalled Carbon Nanotube Aerogel / ACS NANO, 2010, 4, 12, 7293-7302].The surface area of airgels obtained by bonding nanostructured forms of carbon, significantly depends on the density of the structure-forming material, on the type of binder material and its amount [J. Liu, A.S. Karakoti, A. Kumar et al., Ultralight Multiwalled Carbon Nanotube Aerogel / ACS NANO, 2010, 4, 12, 7293-7302].
Ввиду наличия у многослойных углеродных трубок (МУНТ) уникальных механических, электрофизических свойств они являются перспективными материалами для использования в таких областях науки и техники, как наноэлектроника, альтернативная энергетика, аэрокосмическая, машиностроительная и строительная промышленность [Baughman R.Н., Zakhidov A.A., de Heer W.А. Carbon nanotubes - the route toward applications / Science, 2002, 297, 5582, 787-792].Due to the unique mechanical and electrophysical properties of multilayer carbon tubes (MWCNTs), they are promising materials for use in such fields of science and technology as nanoelectronics, alternative energy, aerospace, engineering and construction industries [Baughman R.N., Zakhidov AA, de Heer W.A. Carbon nanotubes - the route toward applications / Science, 2002, 297, 5582, 787-792].
Однако использование МУНТ в таких приложениях, как акустика (звукопоглощение), экранирование электромагнитного излучения, в качестве носителей катализаторов или биологических объектов затруднено ввиду высокой сыпучести и слабой формуемости исходных порошков МУНТ. Таким образом, для эффективного использования нанотрубок необходимо создание структурированных и жестких полупродуктов на их основе (формовка).However, the use of MWCNTs in applications such as acoustics (sound absorption), shielding of electromagnetic radiation as catalyst carriers or biological objects is difficult due to the high flowability and poor formability of the initial MWCNT powders. Thus, for the effective use of nanotubes, it is necessary to create structured and rigid intermediates based on them (molding).
К настоящему моменту известен ряд публикаций [Y.Z. Guo, J. Shen, J. Wang. Carbon aerogels dried at ambient conditions / New Carbon, 2001, 16, 55-57] и патентов [EP 2111292 (B1), B01J 13/00, 2010-10-13], описывающих синтез углеродных аэрогелей из порошков исходных МУНТ [WO 2008000163 (A1), C01B 31/02, 2008-01-03]. Основным подходом для создания аэрогелей является сверхкритическая сушка дисперсий на основе нанотрубок [US 2011224376 (A1), C08F 230/08, 2011-09-15]. To date, a number of publications are known [Y.Z. Guo, J. Shen, J. Wang. Carbon aerogels dried at ambient conditions / New Carbon, 2001, 16, 55-57] and patents [EP 2111292 (B1),
Основным недостатком подобных материалов признается их недостаточная прочность и эластичность [М.В. Bryning, D.E. Milkie, M.F. Islam, L.A. Hough, J.M. Kikkawa, A.G. Yodh, Carbon Nanotube Aerogels /Adv. Mater. 2007, 19, 661-664]. Для дополнительного упрочнения структуры материала в исходные порошки МУНТ в качестве связующего вводят различные полимеры, что приводит к значительному улучшению прочностных характеристик, но и повышает плотность материала [J. Zou, J. Liu, A.S. Karakoti, A. Kumar, D. Joung, Q. Li, S.I. Khondaker, S. Seal, L. Zhai, Ultralight Multiwalled Carbon Nanotube Aerogel / ACS NANO 2010, 4, №.12, 7293-7302]. The main disadvantage of such materials is their lack of strength and elasticity [M.V. Bryning, D.E. Milkie, M.F. Islam, L.A. Hough, J.M. Kikkawa, A.G. Yodh, Carbon Nanotube Aerogels / Adv. Mater. 2007, 19, 661-664]. To further strengthen the material structure, various polymers are introduced into the initial MWCNT powders as a binder, which leads to a significant improvement in strength characteristics, but also increases the density of the material [J. Zou, J. Liu, A.S. Karakoti, A. Kumar, D. Joung, Q. Li, S.I. Khondaker, S. Seal, L. Zhai, Ultralight Multiwalled Carbon Nanotube Aerogel / ACS NANO 2010, 4, No. 12, 7293-7302].
Использование графена в качестве дополнительного связующего МУНТ позволяет улучшить эластичные свойства углеродного аэрогеля [Н. Sun, Z. Xu, С. Gao, Multifunctional, Ultra-Flyweight, Synergistically Assembled Carbon Aerogels / Adv. Mater. 2013, 25, 2554-2560]. Для упрочнения структуры углеродных аэрогелей используют химическую сшивку МУНТ в местах контактов [US 6187823, C01B 31/02, 2001-02-13].The use of graphene as an additional bonding MWCNT can improve the elastic properties of carbon airgel [N. Sun, Z. Xu, S. Gao, Multifunctional, Ultra-Flyweight, Synergistically Assembled Carbon Aerogels / Adv. Mater. 2013, 25, 2554-2560]. To strengthen the structure of carbon aerogels, chemical crosslinking of MWCNTs at the contact points is used [US 6187823, C01B 31/02, 2001-02-13].
Однако, несмотря на значительные успехи в создании аэрогелей из порошков исходных нанотрубок, для реализации данного похода необходимо использование дорогостоящего оборудования для проведения операции сушки материала в сверхкритических условиях, что существенно увеличивает стоимость конечных продуктов. Поэтому более перспективным подходом является синтез аэрогелей нанотрубок непосредственно (in situ) в ходе проведения роста МУНТ. Подобный поход был реализован в ряде работ через газофазное напыление катализатора в ходе роста нанотрубок [В.Х. Gui, J. Wei, K. Wang, А. Cao, Н. Zhu, Y. Jia, Q. Shu, D. Wu, Carbon Nanotube Sponges / Advanced Materials, 2010, 22, 617-621] или введение «разориентирующего» агента при синтезе ориентированных массивов МУНТ [М. Xu, D.N. Futaba, Т. Yamada, М. Yumura, K. Hata, Carbon Nanotubes with Temperature-Invariant Viscoelasticity from - 196 to 1000°C / Science, 2010, 330, 1364-1368].However, despite significant successes in creating airgels from powders of the initial nanotubes, the implementation of this trip requires the use of expensive equipment for carrying out the drying operation of the material under supercritical conditions, which significantly increases the cost of the final products. Therefore, a more promising approach is the synthesis of aerogels of nanotubes directly (in situ) during the growth of MWCNTs. A similar approach was implemented in a number of studies through gas-phase deposition of a catalyst during the growth of nanotubes [V.Kh. Gui, J. Wei, K. Wang, A. Cao, N. Zhu, Y. Jia, Q. Shu, D. Wu, Carbon Nanotube Sponges / Advanced Materials, 2010, 22, 617-621] or the introduction of “disorienting” agent in the synthesis of oriented arrays of MWCNTs [M. Xu, D.N. Futaba, T. Yamada, M. Yumura, K. Hata, Carbon Nanotubes with Temperature-Invariant Viscoelasticity from - 196 to 1000 ° C / Science, 2010, 330, 1364-1368].
Изобретение решает задачу по одностадийному синтезу аэрогелей с заданными характеристиками в условиях, аналогичных производству МУНТ в промышленных установках. Изобретение решает задачу получения аэрогелей на основе МУНТ в виде объектов с контролируемой формой, в частности шариков, кубиков, пластин, тетраэдров, торов, цилиндров, полиэдров, призм и других желаемых форм.The invention solves the problem of a single-stage synthesis of aerogels with desired characteristics in conditions similar to the production of MWCNTs in industrial plants. The invention solves the problem of obtaining airgels based on MWNTs in the form of objects with a controlled shape, in particular balls, cubes, plates, tetrahedrons, tori, cylinders, polyhedra, prisms and other desired shapes.
Задача решается способом получения аэрогелей на основе многослойных углеродных нанотрубок МУНТ, в котором катализатор синтеза многослойных углеродных нанотрубок формуют и/или помещают в матрицу и обрабатывают углеродсодержащими реагентами в реакторе при температуре не выше 900°C, в результате чего получают трехмерную ажурную структуру на основе многослойных углеродных нанотрубок с плотностью менее 100 мг/см3.The problem is solved by the method of producing airgels based on multilayer carbon nanotubes MWCNTs, in which the catalyst for the synthesis of multilayer carbon nanotubes is molded and / or placed in a matrix and treated with carbon-containing reagents in a reactor at a temperature not exceeding 900 ° C, resulting in a three-dimensional openwork structure based on multilayer carbon nanotubes with a density of less than 100 mg / cm 3 .
В качестве катализатора синтеза многослойных углеродных нанотрубок применяют катализатор и/или смесь катализаторов, обеспечивающих получение нанотрубок разного диаметра, что приводит к созданию аэрогелей с полимодальным распределением по диаметру нанотрубок.As a catalyst for the synthesis of multilayer carbon nanotubes, a catalyst and / or a mixture of catalysts are used to provide nanotubes of different diameters, which leads to the creation of airgels with a multimodal distribution along the diameter of the nanotubes.
Форму изделий аэрогеля на основе многослойных углеродных нанотрубок задают исходной геометрической формой катализатора.The shape of airgel products based on multilayer carbon nanotubes is specified by the initial geometric shape of the catalyst.
Задача решается путем первоначального формования и/или помещения в объемную матрицу порошка катализатора синтеза МУНТ, состоящего из высокодисперсных частиц оксидных матриц, содержащих множественные центры роста МУНТ или их предшественники, и его последующей обработкой углеродсодержащими газами в реакторе для производства многослойных углеродных нанотрубок. В качестве активного компонента катализатор может содержать соединения на основе Fe, Co, Ni, Mo, Mn, W или их комбинаций, а также Al2O3, MgO, CaCO3, CaO или их комбинации - в качестве носителей.The problem is solved by first molding and / or placing in the bulk matrix a powder of an MWCNT synthesis catalyst consisting of finely dispersed particles of oxide matrices containing multiple growth centers of MWCNTs or their precursors, and its subsequent treatment with carbon-containing gases in a reactor for the production of multilayer carbon nanotubes. As an active component, the catalyst may contain compounds based on Fe, Co, Ni, Mo, Mn, W, or combinations thereof, as well as Al 2 O 3 , MgO, CaCO 3 , CaO, or combinations thereof as carriers.
Одним из способов получения МУНТ является каталитический пиролиз углеводородов или оксида углерода [Т.W. Ebbesen // Carbon nanotubes: Preparation and properties, CRC Press, 1997, p. 139-161].One of the methods for producing MWCNTs is catalytic pyrolysis of hydrocarbons or carbon monoxide [T.W. Ebbesen // Carbon nanotubes: Preparation and properties, CRC Press, 1997, p. 139-161].
В предлагаемом способе для демонстрации возможности структурирования материала аэрогели получают для четырех типов многослойных углеродных нанотрубок МУНТ, синтезированных на катализаторах Fe-Co/Al2O3, Fe-Co/MgO, Со-Mn/MgAlOx и Fe-Co/CaCO3. В частности в присутствии катализатора Fe-Co/CaCO3 получают МУНТ со средними внешними диаметрами - 15-25 нм (Sуд=80±30 м2/г). Значение кажущейся плотности углеродного аэрогеля составляет 50-100 мг/см3. Объем пор аэрогелей составляет от 90 до 98% (из них микро- и мезопоры не более 2%) от общего объема образца.In the proposed method, to demonstrate the possibility of structuring the material, aerogels are obtained for four types of multilayer carbon nanotubes MWCNTs synthesized on Fe-Co / Al 2 O 3 , Fe-Co / MgO, Co-Mn / MgAlO x and Fe-Co / CaCO 3 catalysts. In particular, in the presence of an Fe — Co / CaCO 3 catalyst, MWNTs with average external diameters of 15–25 nm are obtained (S beats = 80 ± 30 m 2 / g). The apparent density of the carbon airgel is 50-100 mg / cm 3 . The pore volume of airgels is from 90 to 98% (of which micro- and mesopores are not more than 2%) of the total sample volume.
Полученные образцы характеризуют методом просвечивающей электронной микроскопии, растровой электронной микроскопии, а также путем измерения удельной поверхности по методу БЭТ и пористой структуры по изотермам адсорбции азота (метод BJH).The obtained samples are characterized by transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and also by measuring the specific surface by the BET method and the porous structure by nitrogen adsorption isotherms (BJH method).
Настоящее изобретение предлагает способ приготовления углеродного аэрогеля на основе многослойных углеродных нанотрубок для создания композитных материалов различного назначения.The present invention provides a method for preparing carbon airgel based on multilayer carbon nanotubes to create composite materials for various purposes.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими таблицами, примерами и иллюстрациями.The invention is illustrated by the following tables, examples and illustrations.
На Фиг. 1 представлена предлагаемая схема образования и стабилизации структуры аэрогеля МУНТ: А. Фрагмент частиц сформованного катализатора; Б. Катализатор после активации (восстановления), содержащий активные металлические частицы (черные кружки); В. Рост МУНТ за счет каталитического пиролиза углеродсодержащих молекул приводит к их расталкиванию и перепутыванию, сопровождающихся резким увеличением объема материала по сравнению с объемом сформованного катализатора.In FIG. 1 presents the proposed scheme for the formation and stabilization of the structure of the MWCNT airgel: A. A fragment of particles of a molded catalyst; B. A catalyst after activation (reduction) containing active metal particles (black circles); C. The growth of MWCNTs due to the catalytic pyrolysis of carbon-containing molecules leads to their repulsion and entanglement, accompanied by a sharp increase in the volume of the material compared to the volume of the molded catalyst.
На Фиг. 2 представлены фотографии образцов аэрогелей МУНТ (шаровой формы) с диаметрами 4, 9, 14 мм.In FIG. 2 presents photographs of samples of MWCNT airgels (spherical shape) with diameters of 4, 9, 14 mm.
На Фиг. 3 представлены фотографии образцов катализаторов и аэрогелей, получающихся из них, демонстрирующие возможность влияния на форму аэрогеля (справа А, С) путем изменения формы катализатора (слева А, В).In FIG. Figure 3 presents photographs of samples of catalysts and airgels obtained from them, demonstrating the possibility of influencing the shape of the airgel (right A, C) by changing the shape of the catalyst (left A, B).
На Фиг. 4 представлены фотографии образцов аэрогелей МУНТ, сохраняющих форму при погружении в растворитель (А) и при массе более чем в 2500 раз превосходящей собственную (В).In FIG. Figure 4 shows photographs of samples of MWCNT aerogels that retain their shape when immersed in a solvent (A) and with a mass more than 2500 times higher than their own (B).
На Фиг. 5 представлены микрофотографии растровой электронной микроскопии образцов углеродных аэрогелей, демонстрирующие ажурную структуру, образованную из спутанных МУНТ, с высокой долей макропор.In FIG. Figure 5 presents micrographs of scanning electron microscopy of carbon aerogel samples, showing the openwork structure formed from entangled MWCNTs with a high proportion of macropores.
На Фиг. 6 представлены: А - типичная изотерма адсорбции азота на аэрогель МУНТ (Относительно малый размер петли гистерезиса свидетельствует об относительно низкой доле микро- и мезопор в структуре материала), В - типичное распределение пор для аэрогелей МУНТ, рассчитанное по адсорбционной кривой БЭТ общая доля детектируемых пор в объеме материала (d<120 нм) составляет 1.5%.In FIG. Figure 6 presents: A is a typical nitrogen adsorption isotherm for MWCNT airgel (the relatively small size of the hysteresis loop indicates a relatively low proportion of micro- and mesopores in the material structure), B is a typical pore distribution for MWCNT aerogels calculated by the BET adsorption curve, the total fraction of detected pores in the volume of the material (d <120 nm) is 1.5%.
Пример 1.Example 1
Навеску катализатора 40%Fe-Co/CaO (RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009) в 50 мг помещают в трубчатый кварцевый реактор (Т=670°C). После термостатирования в реактор подают смесь Ar/C2H4 (400 см3/мин, 1:1). Время синтеза составляет 15 мин. После окончания реакции образец охлаждают в токе инертного газа. В результате получаются 619 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 22 нм) с кажущейся плотностью 72 мг/см3.A portion of the
Пример 2.Example 2
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что время синтеза составляет 1 час. В результате получаются 1429 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 22 нм) с кажущейся плотностью 92 мг/см3.Analogously to example 1, characterized in that the synthesis time is 1 hour. The result is 1429 mg of MWCNT-based airgel (average diameter 22 nm) with an apparent density of 92 mg / cm 3 .
Пример 3.Example 3
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что реакцию проводят в атмосфере N2/C2H4/(C3H8-C4H10) (200/10/200 см3/мин соответственно) при температуре 750°C. В результате получаются 341 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 22 нм).Analogously to example 1, characterized in that the reaction is carried out in an atmosphere of N 2 / C 2 H 4 / (C 3 H 8 -C 4 H 10 ) (200/10/200 cm 3 / min, respectively) at a temperature of 750 ° C. The result is 341 mg of MWCNT-based airgel (average diameter 22 nm).
Пример 4.Example 4
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что реакцию проводят в атмосфере N2/C2H2 (400 см3/мин, 70:30) при температуре 650°C. В результате получаются 714 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 21 нм).Analogously to example 1, characterized in that the reaction is carried out in an atmosphere of N 2 / C 2 H 2 (400 cm 3 / min, 70:30) at a temperature of 650 ° C. The result is 714 mg of MWCNT-based airgel (average diameter 21 nm).
Пример 5.Example 5
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется смесь порошков 40%Fe-Co/CaO и 40%Fe-Co/Al2O3 (RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009) в массовом соотношении 1 к 1. В результате получаются 548 мг аэрогеля на основе МУНТ (бимодальное распределение трубок, средние диаметры 21 и 10 нм).Analogously to example 1, characterized in that the catalyst is a mixture of powders of 40% Fe-Co / CaO and 40% Fe-Co / Al 2 O 3 (RU 2373995, B01J 37/00, 11/27/2009) in a mass ratio of 1 to 1. The result is 548 mg of airgel based on MWNTs (bimodal distribution of tubes, average diameters of 21 and 10 nm).
Пример 6.Example 6
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется смесь порошков 40%Fe-Co/CaO и 40%Fe-Co/Al2O3 (RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009) в массовом соотношении 1 к 2. В результате получаются 828 мг аэрогеля на основе МУНТ (бимодальное распределение трубок, средние диаметры 21 и 10 нм).Analogously to example 1, characterized in that the catalyst is a mixture of powders of 40% Fe-Co / CaO and 40% Fe-Co / Al 2 O 3 (RU 2373995, B01J 37/00, 11/27/2009) in a mass ratio of 1 to 2. The result is 828 mg of airgel based on MWNTs (bimodal tube distribution, average diameters of 21 and 10 nm).
Пример 7.Example 7
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется порошок 40%Fe-Co/MgO (патент RU 2373995, B01J 37/00, 27.11.2009). В результате получаются 423 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 14 нм).Analogously to example 1, characterized in that the catalyst used is a powder of 40% Fe-Co / MgO (patent RU 2373995, B01J 37/00, 11/27/2009). The result is 423 mg of MWCNT-based airgel (average diameter 14 nm).
Пример 8.Example 8
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется порошок 76%Co-Mn/MgAlOx. В результате получаются 544 мг аэрогеля на основе МУНТ (средний диаметр 18 нм).Analogously to example 1, characterized in that the catalyst used is a powder of 76% Co-Mn / MgAlO x . The result is 544 mg of MWCNT-based airgel (average diameter 18 nm).
Пример 9.Example 9
Аналогично примеру 1, отличающийся тем, что навеску катализатора помещают в пористую кварцевую ячейку цилиндрической формы, а затем помещают в реактор. Полученный аэрогель имеет форму, совпадающую с внутренней полостью ячейки.Analogously to example 1, characterized in that a portion of the catalyst is placed in a porous quartz cell of cylindrical shape, and then placed in a reactor. The resulting airgel has a shape that matches the internal cavity of the cell.
Технический результат - создание аэрогелей на основе многослойных углеродных нанотрубок непосредственно в ходе их роста.EFFECT: creation of airgels based on multilayer carbon nanotubes directly during their growth.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146924/05A RU2577273C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146924/05A RU2577273C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577273C1 true RU2577273C1 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55654468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014146924/05A RU2577273C1 (en) | 2014-11-24 | 2014-11-24 | Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577273C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019133900A1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Sp2-bonded carbon structures |
| WO2020050813A1 (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy dampeners for electronic devices |
| RU2725474C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) | Biocatalyst, method for preparation thereof and method of producing esters using said biocatalyst |
| US10748999B2 (en) | 2018-12-21 | 2020-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Multi-super lattice for switchable arrays |
| US11254775B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-02-22 | Texas Instruments Incorporated | Filler particles for polymers |
| US11370662B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-06-28 | Texas Instruments Incorporated | Hexagonal boron nitride structures |
| US11390527B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-07-19 | Texas Instruments Incorporated | Multi-layered SP2-bonded carbon tubes |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1407390A3 (en) * | 1984-08-11 | 1988-06-30 | Басф Аг (Фирма) | Method of producing aerogel |
| US6187823B1 (en) * | 1998-10-02 | 2001-02-13 | University Of Kentucky Research Foundation | Solubilizing single-walled carbon nanotubes by direct reaction with amines and alkylaryl amines |
| EP2111292A1 (en) * | 2006-12-20 | 2009-10-28 | Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Carbon nanotubes based aerogels |
| RU2426751C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-08-20 | Кабот Корпорейшн | Aerogel-based composite materials |
| RU2010133907A (en) * | 2008-01-17 | 2012-02-27 | Эвоник Карбон Блек ГмбХ (DE) | CARBON AEROGELS, METHOD FOR PRODUCING THEM AND THEIR APPLICATION |
-
2014
- 2014-11-24 RU RU2014146924/05A patent/RU2577273C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1407390A3 (en) * | 1984-08-11 | 1988-06-30 | Басф Аг (Фирма) | Method of producing aerogel |
| US6187823B1 (en) * | 1998-10-02 | 2001-02-13 | University Of Kentucky Research Foundation | Solubilizing single-walled carbon nanotubes by direct reaction with amines and alkylaryl amines |
| RU2426751C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-08-20 | Кабот Корпорейшн | Aerogel-based composite materials |
| EP2111292A1 (en) * | 2006-12-20 | 2009-10-28 | Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Carbon nanotubes based aerogels |
| RU2010133907A (en) * | 2008-01-17 | 2012-02-27 | Эвоник Карбон Блек ГмбХ (DE) | CARBON AEROGELS, METHOD FOR PRODUCING THEM AND THEIR APPLICATION |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019133900A1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Sp2-bonded carbon structures |
| US11254775B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-02-22 | Texas Instruments Incorporated | Filler particles for polymers |
| US11370662B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-06-28 | Texas Instruments Incorporated | Hexagonal boron nitride structures |
| US11390527B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-07-19 | Texas Instruments Incorporated | Multi-layered SP2-bonded carbon tubes |
| US11938715B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-03-26 | Texas Instruments Incorporated | SP2-bonded carbon structures |
| WO2020050813A1 (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy dampeners for electronic devices |
| US11401992B2 (en) | 2018-09-04 | 2022-08-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy dampeners for electronic devices |
| US11808316B2 (en) | 2018-09-04 | 2023-11-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy dampeners for electronic devices |
| US10748999B2 (en) | 2018-12-21 | 2020-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Multi-super lattice for switchable arrays |
| US11309388B2 (en) | 2018-12-21 | 2022-04-19 | Texas Instruments Incorporated | Multi-super lattice for switchable arrays |
| RU2725474C1 (en) * | 2019-04-29 | 2020-07-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" (ИК СО РАН, Институт катализа СО РАН) | Biocatalyst, method for preparation thereof and method of producing esters using said biocatalyst |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2577273C1 (en) | Method of producing of aerogels based on multilayer carbon nanotubes | |
| Dou et al. | Hierarchical cellular structured ceramic nanofibrous aerogels with temperature-invariant superelasticity for thermal insulation | |
| Mikhalchan et al. | Continuous and scalable fabrication and multifunctional properties of carbon nanotube aerogels from the floating catalyst method | |
| Sudeep et al. | Covalently interconnected three-dimensional graphene oxide solids | |
| Huang et al. | Edge‐to‐edge assembled graphene oxide aerogels with outstanding mechanical performance and superhigh chemical activity | |
| Inagaki et al. | Morphology and pore control in carbon materials via templating | |
| Jiang et al. | Enhanced room temperature hydrogen storage capacity of hollow nitrogen-containing carbon spheres | |
| Li et al. | Fabrication of highly reinforced and compressible graphene/carbon nanotube hybrid foams via a facile self-assembly process for application as strain sensors and beyond | |
| Xia et al. | CO2 activation of ordered porous carbon CMK-1 for hydrogen storage | |
| Ge et al. | Flexible carbon nanofiber sponges for highly efficient and recyclable oil absorption | |
| Moon et al. | Catalytic templating approaches for three-dimensional hollow carbon/graphene oxide nano-architectures | |
| Zhong et al. | Synthesis of a novel porous material comprising carbon/alumina composite aerogels monoliths with high compressive strength | |
| Wang et al. | Few-layered mesoporous graphene for high-performance toluene adsorption and regeneration | |
| Gong et al. | Striking influence of NiO catalyst diameter on the carbonization of polypropylene into carbon nanomaterials and their high performance in the adsorption of oils | |
| Hong et al. | Graphite nanofibers prepared from catalytic graphitization of electrospun poly (vinylidene fluoride) nanofibers and their hydrogen storage capacity | |
| Worsley et al. | Carbon aerogels | |
| Lee et al. | Tunable pore size and porosity of spherical polyimide aerogel by introducing swelling method based on spherulitic formation mechanism | |
| Zhao et al. | Synthesis of multi-wall carbon nanotubes by Ni-substituted (loading) MCM-41 mesoporous molecular sieve catalyzed pyrolysis of ethanol | |
| Joshi et al. | Sodium hydroxide activated nanoporous carbons based on Lapsi seed stone | |
| Wan et al. | Incorporation of graphene nanosheets into cellulose aerogels: enhanced mechanical, thermal, and oil adsorption properties | |
| Laurent et al. | Mesoporous binder-free monoliths of few-walled carbon nanotubes by spark plasma sintering | |
| Yu et al. | Preparation of carbon nanoparticles from activated carbon by aqueous counter collision | |
| Zhang et al. | Molten salt assisted pyrolysis approach for the synthesis of nitrogen-rich microporous carbon nanosheets and its application as gas capture sorbent | |
| Chen et al. | A co-confined carbonization approach to aligned nitrogen-doped mesoporous carbon nanofibers and its application as an adsorbent | |
| Duong et al. | Advanced thermal properties of carbon-based aerogels |