Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Полиоксовольфрамометаллаты 3d-металлов в синтезе гибридных углерод-минеральных наноматериалов CVD-методом

А.П. Прудченко1, Я.А. Мороз1, Н.С. Лозинский1, О.Ю. Полякова1, Ю.С. Протасевич1, В.А. Глазунова2,1, Г.К. Волкова2,1, В.В. Бурховецкий2,1

1 ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
2 ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина»

DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.733

Оригинальная статья

Аннотация: В данной работе представлены результаты по оценке возможности получения гибридных углерод-минеральных наноматериалов методом каталитического химического осаждения углерода из газовой фазы с использованием комплексов полиоксовольфрамометаллатов с 3d-металлами общей формулы (NH4)X[PW11O39Me(L)]×nH2O, где Ме – Fe, Co, Ni, Cu; L – H2O, C6H12N4 (гексаметилентетрамин), как компонентов металлоксидных катализаторов роста углеродных нанотрубок, являющихся источником активных в каталитическом процессе частиц восстановленных металлов. Продукты синтеза исследованы методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Установлено, что даже при очень низком мольном отношении металл-носитель (0,03÷1) реализуется каталитический процесс с образованием углеродных нанотрубок. Показано, что независимо от качественного состава катализатора идет, также, накопление продукта
некаталитического потока – наноуглерода, формирующего гибридный супрамолекулярный углерод-углеродный комплекс в виде латеральных отложений графеноподобного углерода на внешней поверхности углеродных нанотрубок. По данным рентгенофазового анализа выделенных и очищенных продуктов синтеза с использованием, отличающихся по структуре полиоксовольфрамометаллатов на рентгеновских дифрактограммах, проявляются рефлексы при одних и тех же угловых положениях, что дает возможность предположить образование двух типов гибридных углерод-минеральных наноматериалов: углеродные нанотрубки-наноуглерод-оксиды вольфрама и наноуглерод-оксиды вольфрама.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, металлоксидные катализаторы, полиоксовольфрамометаллаты, гибридные углерод-минеральные наноматериалы

  • Прудченко Анатолий Павлович – к.х.н., старший научный сотрудник отдела супрамолекулярной химии, ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Мороз Ярослав Анатольевич – к.х.н., старший научный сотрудник отдела супрамолекулярной химии, ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Лозинский Николай Степанович – к.т.н., старший научный сотрудник отдела супрамолекулярной химии, ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Полякова Оксана Юрьевна – младший научный сотрудник отдела супрамолекулярной химии, ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Протасевич Юлия Станиславовна – ведущий инженер отдела супрамолекулярной химии, ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Глазунова Валентина Александровна – научный сотрудник отдела физики и техники высоких давлений и перспективных технологий, ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина», инженер отдела супрамолекулярной химии ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Волкова Галина Кузьминична – научный сотрудник отдела физики и техники высоких давлений и перспективных технологий, ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина», инженер отдела супрамолекулярной химии ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
  • Бурховецкий Валерий Викторович – научный сотрудник отдела физики и диагностики перспективных материалов, ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина», инженер отдела супрамолекулярной химии ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»

Ссылка для цитирования:

Прудченко, А.П. Полиоксовольфрамометаллаты 3d-металлов в синтезе гибридных углерод-минеральных наноматериалов CVD-методом / А.П. Прудченко, Я.А. Мороз, Н.С. Лозинский, О.Ю. Полякова, Ю.С. Протасевич, В.А. Глазунова, Г.К. Волкова, В.В. Бурховецкий // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 733-741. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.733. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Lim, X.-X. A critical review of heterogeneous catalyst design for carbon nanotubes synthesis: Functionalities, performances, and prospects / X.-X. Lim, S.C. Low, W.D. Oh // Fuel Processing Technology. – 2023. – V. 241. – Art. № 107624. – 28 p. DOI: 10.1016/j.fuproc.2022.107624.
2. Basova, Т. Hybrid materials based on carbon nanotubes and polyaromatic molecules: methods of functionalization and sensor properties / T. Basova, М. Polyakov // Macroheterocycles. – 2020. – V. 13. – I. 2. – P. 91-112. DOI: 10.6060/mhc200710b.
3. Esawi, A.M.K. The influence of carbon nanotube (CNT) morphology and diameter on the processing and properties of CNT-reinforced aluminium composites / A.M.K. Esawi, K. Morsi, A. Sayed et al. // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. – 2011. – V. 42. – № 3. – P. 234-243. DOI: 10.1016/j.compositesa.2010.11.008.
4. Zare, Y. The effective conductivity of polymer carbon nanotubes (CNT) nanocomposites / Y. Zare, K.Y. Rhee // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2019. – V. 131. – P. 15-21. DOI: 10.1016/j.jpcs.2019.03.006.
5. Navrotskaya, А. Hybrid Materials Based on Carbon Nanotubes and Nanofibers for Environmental Applications / А. Navrotskaya, D. Aleksandrova, E. Krivoshapkina et al. // Frontiers in Chemistry. – 2020. – V. 8. – I. 546. – P. 1-9. DOI: 10.3389/fchem.2020.00546.
6. Wu, Z. Electrically insulated epoxy nanocomposites reinforced with synergistic core-shell SiO2 @MWCNTs and montmorillonite bifillers / Z. Wu, S. Gao, L. Chen et al. // Macromolecular Chemistry and Physics. – 2017. – V. 218. – I. 23. – Art. №. 1700357. – 9 p. DOI: 10.1002/macp.201700357.
7. Poliakova, O.Yu. Influence of the nature of chelating agents on the activity and structural pre-organization of metal oxide catalysts for the growth of carbon nanotubes synthesized by the method of polymerized complex precursors / O.Yu. Poliakova, A.P. Prudchenko, Yu.S. Protasevich // Physics of Particles and Nuclei Letters. – 2024. – V. 21. – I. 4. – P. 761-763. DOI: 10.1134/S1547477124701280.
8. Roy, S. Editorial: Polyoxometalates in catalysis, biology, energy and materials science // S. Roy, D.C. Crans, T.N. Parac-Vogt //Frontiers in Chemistry. – 2019. – V. 7. – Art. 646. – 2 p. DOI: 10.3389/fchem.2019.00646.
9. Murmu, G. Tungsten-based Lindqvist and Keggin type polyoxometalates as efficient photocatalysts for degradation of toxic chemical dyes / G. Murmu, S. Samajdar, S. Ghosh et al. // Chemosphere. – 2024. – V. 346. – Art. № 140576. – 8 p. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.140576.
10. Moroz, Ya.A. Low-temperature synthesis of compounds with the pyrochlore and hexagonal tungsten bonze structure / Ya.A. Moroz, N.S. Lozinskii, A.N. Lopanov, K.A. Chebyshev // Inorganic Materials. – 2021. – V. 57. – I. 8. – P. 835-842. DOI: 10.1134/S0020168521080069.
11. Lozinsky, N.S. Preparation of powdered materials by thermolysis of heteropolytungstosilicates / N.S. Lozinsky, A.N. Lopanov, Ya.A. Moroz // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2025. – V. 98. – I. 2. – P. 3-13. DOI: 10.31857/S00444618250201e3.
12. Moroz, Ya.A. Iron-containing polyoxotungstophosphates and products of their thermolysis / Ya.A. Moroz, M.S. Lozinskii, A.N. Zaritovskii et al. // Russian Journal of General Chemistry. – 2023. – V. 93. – I. 7. – P. 1139-1148. DOI: 10.1134/S1070363223070198.
13. Prudchenko, A.P. Metal oxide catalysts for low-temperature template CCVD synthesis of carbon nanotubes / A.P. Prudchenko, O.Yu. Polyakova, Yu.S. Protasevich // Journal of Advanced Materials and Technologies. – 2024. – V. 9. – I. 1. – P. 12-22. DOI: 10.17277/jamt 01.pp.012-022.
14. Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта. Технические условия: ГОСТ 27578-87; введ. 01.07.1988. – М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1987. – 10 с.
15. Awadallah, A.E. Promoting effect of group VI metals on Ni/MgO for catalytic growth of carbon nanotubes by ethylene chemical vapour deposition / A.E Awadallah // Chemical Papers. – 2015. – V. 69. – I. 2.
– P. 316-324. DOI: 10.1515/chempap-2015–0029.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒