Low Temperature Physics: 44, 334 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5030457
Физика Низких Температур: Том 44, Выпуск 4 (Апрель 2018), c. 439-448    ( к оглавлению , назад )

Термокаталитический пиролиз молекул СО. Структура и сорбционные характеристики углеродного наноматериала

А.И. Прохватилов, А.В. Долбин, Н.А. Винников, Р.М. Баснукаева, В.Б. Есельсон, В.Г. Гаврилко, М.В. Хлыстюк, И.В. Легченкова, Ю.Е. Стеценко, В.В. Мелешко

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: prokhvatilov@ilt.kharkov.ua

В.Ю. Кода

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины бул. Академика Вернадского, 36, г. Киев, 03142, Украина

Статья поступила в редакцию 10 июля 2017 г.

Аннотация

Путем диссоциации молекул СО на железоникелевом катализаторе при температуре 400–550 °С получен углеродный наноконденсат, содержащий многостенные углеродные нанотрубки. Методом рентгеновской дифракции показано, что полученный конденсат содержит две фазы разной плотности и степени упорядоченности. Повышение температуры синтеза приводит к увеличению плотности и уменьшению различия фаз, что связано с ростом бездефектности углеродных слоев и их количества в многостенных углеродных нанотрубках. Проведенные в температурном интервале 7–120 К исследования кинетики сорбции и после-дующей десорбции водорода синтезированными образцами показали, что при понижении температуры от 120 до 65 К для всех исследованных образцов наблюдалось увеличение времен сорбции Н2, что характерно для термически активированной диффузии. При температуре ниже 65 К характеристические времена сорбции водорода слабо зависели от температуры, что может быть объяснено преобладанием туннельного механизма диффузии над термоактивационным. В температурном интервале 7–20 К наблюдались особенности температурной зависимости характеристических времен, повидимому, связанные с образованием монослоя молекул Н2 на внутренней поверхности полостей нанотрубок. Зависимость энергии активации диффузии водорода от температуры синтеза образцов хорошо коррелирует с данными, полученными методом рентгеновской спектроскопии: наблюдается возрастание энергии активации по мере увеличения относительного количества высокоупорядоченной углеродной фазы.

PACS: 61.46.Fg Нанотрубки;
PACS: 61.43.Gt Порошки, пористые материалы;
PACS: 68.43.Mn Кинетика адсорбции.

Ключевые слова: термокаталитический пиролиз СО, многостенные углеродные нанотрубки, сорбция водорода, метод рентгеновской дифракции.

Oпубликована онлайн: 26 февраля 2018 г.