Архив статей журнала
С использованием высокотемпературного синтеза получены биметаллические катализаторы реакции восстановления кислорода (ORR) на основе многостенных углеродных нанотрубок, допированных фталоцианинами кобальта, меди и никеля, и модифицированных серебром (MWCNT_CoPc_Ag, MWCNT_CuPc_Ag и WMCNT_NiPc_Ag). Синтез был проведен при 9000C в атмосфере азота. Для определения физико-химических свойств синтезированных катализаторов были использованы методы сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, Рамановской спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и порошковой рентгеновской дифракции. Было изучено влияние высокотемпературного синтеза на текстурные и морфологические свойства материалов. Было показано, что физико-химические параметры материалов в значительной степени зависят от природы металла в составе исходного фталоцианина. Электрокаталитическая активность материалов была исследована методом линейной вольтамперометрии в трёхэлектродной ячейке с вращающимся дисковым электродом и оксидно-ртутным электродом сравнения. Катализатор MWCNT_CoPc_Ag показал высокую электрокаталитическую активность в реакции восстановления кислорода, сравнимую с активностью коммерческого платинового катализатора, а также высокую коррозионную устойчивость.
В работе в высокотемпературном режиме при 1000 0С в инертной атмосфере были синтезированы, би- и триметаллические катализаторы электрохимического восстановления кислорода на основе многостенных углеродных нанотрубок и фталоцианинов металлов: MWCNT_CoPc_NiPc, MWCNT_CuPc_NiPc, MWCNT_CoPc_CuPc и MWCNT_CoPc_CuPc_Pd. Полученные материалы были охарактеризованы методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, а также Рамановской спектроскопии. Были исследованы изменения текстурных характеристик и морфологии при высокотемпературном синтезе электрокатализаторов. Показано, что природа металла в значительной степени изменяет физико-химические характеристики электрокатализаторов, синтезированных на основе углеродных нанотрубок. Был проведен также электрохимический эксперимент в режиме линейной вольтамперометрии с применением трехэлектродной ячейки с дисковым вращающимся электродом. Были рассчитаны основные характеристики процесса электровосстновления кислорода из щелочного электролита, такие как: предельный диффузионный ток, потенциал полуволны и начальный потенциал реакции. Катализатор MWCNT_CoPc_CuPc_Pd показал наибольшую активность в реакции электрохимического восстановления кислорода в щелочной среде, приближающуюся по эффективности к коммерческим платиновым катализаторам, а также высокую коррозионную устойчивость, продемонстрировав снижение активности после 1000 циклов менее 7%.
В работе исследованы нанокомпозиты на основе углеродных нанотрубок, наполненных наночастицами биметаллов Ft/Pt, перспективные для применения в качестве адсорбентов. Описан схема получения образцов, а также проведено исследование композитов комплексом физико-химических методов. Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) показано, что форма частиц шестиугольная, размеры частиц от 3 до 14 нм, межрядовое расстояние 2,50 ± 0,02 Å. Все рефлексы на рентгенофазовом спектре принадлежат металлической платине, но смещены в большие углы благодаря включению железа в состав платины. Размер мельчайшей фракции наночастиц попадает в интервал от 2 до 6 нм, следующая фракция частиц размером около 10 нм и присутствуют агломераты с размером от 15 до 35 нм. При этом поверхность нанокомпозита достаточно чистая.
В работе на качественном уровне проведена оценка эффективности фильтрации водного золя золотых наночастиц (НЧ) через фильтр на основе сетки однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ), полученных аэрозольным CVD-методом с использование этанола и ферроцена. Предложен простой способ изготовления трехслойных фильтров на основе сеток ОУНТ для водных растворов с предварительной обработкой диметилсульфоксидом с целью улучшения смачиваемости фильтра. Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) изучена морфология и определен средний диаметр НЧ золота. Методами абсорбционной спектроскопии и ПЭМ изучено влияние ОУНТ на эффективность фильтрации водного золя золотых НЧ со средним диаметром 44±6 нм. Показано, что фильтры на основе сеток ОУНТ могут выступать в качестве фильтров для наночастиц.