Разработка методики расчета и конструкции реактора синтеза углеродных нанотрубок
Диссертация
Разработана инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров процесса синтеза МУНТ в реакторе с неподвижным слоем катализатора и подогреваемой подложкой, включающая определение необходимого времени проведения процесса и расхода сырья на основе статистической модели каталитического пиролиза пропан-бутановой смеси. Экспериментально исследовано влияние режимных характеристик… Читать ещё >
Список литературы
- Kroto, H.W. С60: Buckminsterfullerene / H.W. Kroto et al. // Nature.- 1985. V. 318. -№ 6042.-P. 162.
- Головин, Ю. И. Введение в нанотехнологию / Ю. И. Головин. — М.: Машиностроение-1, 2003. — 112 с.
- David, WJ.F. Crystal structure and bonding of ordered C60 / W.J.F. • David et al. // Nature. 1991. — V. 3 53. — P. 147.
- Золотухин, И.В. Новые направления материаловедения: Учеб. пособие ВГУ / И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин, О. В. Стогней // Воронеж: ВГУ, 2000. 360 с.
- Daenen, М. The Wondrous World of Carbon Nanotubes / M. Daenen et al // Eindhoven: Eindhoven University of Technology, 2003. -96 p.
- Фенелонов, В.Б. Пористый углерод / В. Б. Фенелонов // Новосибирск: Институт катализа, 1995. 518 с.
- Zhang, M. Multifunctional carbon nanotube yarns by downsizing an ancient technology / M. Zhang, K. R. Atkinson, R. H. Baughman. // Science.2004.-V. 306.-P. 1358.
- Endo, M. Nanotechnology: «Buckypaper» from coaxial nanotubes / M. Endo et al. // Nature. 2005. — V. 433. — P. 476.
- Zhang, M. Strong, transparent, multifunctional, carbon nanotube. sheets / M. Zhang. // Science. 2005. — V. 309. — P. 1215.
- Li, Y.-H. Mechanical and electrical properties of carbon nanotubetribbons / Y.-H. Li et al. // Chemical Physics Letters. 2002. — V. 365. — P. 95.
- Li, Y.-H. Self-organized ribbons of aligned carbon nanotubes / Y.-H. Li et al. // Chemical Materials. 2002. — V. 14. — P. 483.
- Ahir, S.V. Infrared actuation in aligned polymer-nanotube composites / S.V. Ahir et al. // Physics Review Letters. 2006.
- Alexandrou, I. Polymer-nanotube composites: Burying nanotubes improves their field emission properties / I. Alexandrou, E. Kymakis, G. A.
- Amaratunga. // Applied Physics Letters. 2002. — V. 80. — P. 1435.• 18. Smith, R.C. Charge transport effects in field emission from carbontnanotube-polymer composites / R.C. Smith et al. // Applied Physics Letters. 2005.-V. 87.-P. 263 105.
- Ago, H. Composites of carbon nanotubes and conjugated polymers for photovoltaic devices / H. Ago et al. // Advanced Materials. 1999. — V. 11. — P. 1281.
- А.Ф. Дрегалин, А. П. Тишин, В. А. Худяков // Под ред. акад. В. П. Глушко М: Изд-во АН СССР, 1971. i
- Гурвич, JI.В., и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Л. В. Гурвич, И. В. Вейте, В. А. Медведев // М.: Наука, 1979. Т.2, кн.2.- 344с.
- Раков, Э.Г. Химия и применение углеродных нанотрубок / Э.Г.t
- Раков. // Успехи химии. 2001. — Т. 70. — С. 934.
- Bernholc, J. Theory of growth and mechanical properties of nanotubes / J. Bernholc, C. Brabec, M. Buongiorno Nardelli, A. Maiti, C. Roland, B.I. Yakobson. // Applied Physics A. 1998. — V. 67. — P. 39.
- Chesnokov, S.A. Mechanical energy storage in carbon nanotube springs / S.A. Chesnokov, V.A. Nalimova, A.G. Rinzler, R.E. Smalley, J.E. Fischer. // Physics Review Letters. 1999. — V. 82. — P. 343.
- Bonard, J.-M. Field emission from carbon nanotubes: the first fiveyears / J.-M. Bonard, H. Kind, T. Stockli, L.-O. Nilsson. // Solid-State Electronics. i-2001. V. 45.-P. 893.
- Dillon, A.C. Storage of hydrogen in single-walled carbon nanotubes / A.C. Dillon, K.M. Jones, T.A. Bekkedahl, C.H. Kiang, D.S. Bethune, M.J. Heben. //Nature (London). 1997. -V. 386. -P. 377.
- Раков, Э.Г. Нанотрубки и фуллерены: Учеб. пособие. / Э. Г. Раков // М.: Логос, 2006. 376 с.
- Fischer, J.E. Carbon nanotubes: a nanostructured material for energy storage / J.E. Fischer. // Chemical Innovation. 2000. — V. 30. — P. 21.
- Раков, Э.Г. Направления непрерывного производства углеродных нановолокон и нанотрубок / Э. Г. Раков // Химическая технология. 2003. -№ 10−11.-С. 2−7.
- Фурсиков, П.В. Каталитический синтез и свойства углеродных нановолокон и нанотрубок / П. В. Фурсиков, Б. П. Тарасов // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. -2004 V. 18, № 10. C. 2440.
- Патент № 5 165 909 США, МПК5 D01 °F 009/12, D01C 005/00, B32B 009/00 Carbon fibrils and method for producing same / Tennent H.G., Barber J .J.,
- Hoch R- заявитель и патентообладатель Hyperion Catalysis Int’l., Inc.- № 593 319- заявл. 1.10.1990- опубл. 24.11.1992. 19 с.
- Couteau, E. CVD synthesis of high-purity multiwalled carbon nanotubes using СаСОЗ catalyst support for large-scale production / E. Couteau и др. // Chemical Physics Letters. 2003. — V. 378. — P. 9−17.
- Дьячков, П.Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения / П. Н. Дьячков // М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 293 с.
- Belikov, A.V. Double-wall nanotubes: classification and barriers to < walls relative rotation, sliding and screwlike motion / A.V. Belikov, Yu.E.1.zovik, A.G. Nikolaev, A.M. Popov. // Chemical Physics Letters. 2004. — V. ' 385.-P. 72.
- Li, Y. Decoration of carbon nanotubes with chitosan / Y. Li, K. Wang, J. Wei, Z. Wang, J. Luo, D. Wu. // Carbon. 2005. — V. 43. — P. 3178 — 3180.
- Kim, Y.A. Double-walled carbon nanotube electrodes for electrochemical sensing / Y.A. Kim, H. Muramatsu, T. Hayashi, M. Endo, M. Terrenes, M.S. Dresselhaus. // Chemical Physics Letters. 2004. — V. 398. — P. 87.
- Weldon, D.N. A high-resolution electron microscopy investigation of curvature in carbon nanotubes / D.N. Weldon, W.J. Blau, H.W. Zandlbergen. // Chemical Physics Letters. 1995. — V. 241. -P. 365.
- Feng, S.Q. The HREM observation of cross-sectional structure of carbon nanotubes / S.Q. Feng, D.P. Yu, G. Hu, X.F. Zhang, Z. Zhang. // Journal of Physical Chemistry. 1997. -V. 58. — P. 1887.
- Елецкий, A.B. Механические свойства углеродных наноструктур и материалов на их основе / А. В. Елецкий. // Успехи химии. 2007. — Т. 177. -№ 3. — С. 233−274.
- Krishnan, A. Young’s modulus of single-walled nanotubes / A.
- Krishnan, E. Dujardin, T.W. Ebbesen, P.N. Yianilos, M.M.J. Treacy. // Physics — Review Letters. 1998. — В 58. — P. 14 013−14 019.
- Salvetat, J.P. Elastic modulus of ordered and disordered multiwalledcarbon nanotubes / J.P. Salvetat, A J. Kulik, J.M. Bonard, G. Andrew, D. Briggs, i
- T. Stockli, K. Metenier, S. Bonnamy, F. Beguin, N.A. Burnham, L. Forro. // Physics Review Letters. 1999. — P. 161−165.
- Salvetat, J.P. Mechanical properties of carbon nanotubes / J.P. i Salvetat, A. J. Kulik, J.M. Bonard, G. Andrew, D. Briggs, T. Stockli, K. Metenier,
- S. Bonnamy, F. Beguin, N.A. Burnham, L. Forro. // Physics Review Letters. -1999.-V. 69-P. 144−147.
- Treacy, M.M.J. Exceptionally high young’s modulus observed for individual carbon nanotubes / M.M.J. Treacy, T.W. Ebbesen, J.M. Gibson. // Nature. 1996. -V. 381 -P.678−680.
- Wong, E.W. Nanobeam mechanics: elasticity, strength, and toughness of nanorods and nanotubes / E.W. Wong, P.E. Sheehan, Ch.M. Lieber. // Science. 1997. — Vol. 277. — № 5334. — P. 1971−1975.
- De Heer, W. Carbon fiber-based field emission devices / W. De Heer,• A. Chatelain, D. Ugarte. // Science. 1995. — Vol. 270. — P. 1179−1180.i
- Ajayan, P. Controlled synthesis and metal-filling of aligned carbon nanotubes / P. Ajayan, S. lijima. // Nature. 1993. — Vol. 361. — P. 333−334.
- Золотухин, И.В. Фуллерит новая форма углерода / И. В. Золотухин. // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — Т. 2. — С. 5156.
- Елецкий, А.В. Эндоэдральные структуры / А. В. Елецкий. // Успехи физических наук. 2000. — Т. 170. — № 2. — С. 113−142.t
- Yosida, Y. Enhanced flux pinning in superconductors by embedding carbon nanotubes with BSCCO materials / Y. Yosida. // Applied Physics Letters. -1994. Vol. 64. — P. 3048−3050.
- Елецкий, A.B. Углеродные нанотрубки / A.B. Елецкий // Успехи физических наук. 1997. — Т. 167. — № 9. — С. 945−972.
- Rakov, E.G. Chemistry of carbone nanotube / E.G. Rakov. // Handbook of Nanomaterials. / Ed. Yu. Golotsi. 2006. — P. 103−174.
- Colbert, D.T. Growth and sintering of fullerene nanotubes / D.T. Colbert et. al. // Science. 1994. — Vol. 266. — P. 1218−1222.
- Anazava, K. High-purity carbon nanotubes synthesis method by an arc discharging in magnetic field / K. Anazava et al. // Applied Physics Letters. -2002.-V. 81.-I. 4.-P. 739−741.
- Takikawa, H. Fabrication of single-walled carbon nanotubes and nanohorns by means of a torch arc in open air / H. Takikawa et al. // Physica B: Condensed Matter. 2002. — V. 323. -1. 1−4. — P. 277−279.
- Fluidised-bed CVD synthesis of carbon nanotubes on Fe203/Mg0 / P. Mauron и др. // Diamond and Related Materials. 2003. — V. 12. — P. 780−785.
- Раков, Э.Г. Химия и применение углеродных нанотрубок. / Э. Г. Раков // Успехи химии. 2001. Т.70, № 10. С 934−973.
- Лозовик, Ю.Е. Образование и рост углеродных наноструктур -фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов / Ю. Е. Лозовик, A.M. Попов // Успехи физических наук. 1997. — Т. 167, № 7. — С. 751−774.
- Елецкий, А.В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства / А. В. Елецкий // Успехи физ.наук. 2002. Т. 172, № 4. С. 401−438-
- Раков, Э.Г. Направления непрерывного производства углеродных нановолокон и нанотрубок / Э. Г. Раков // Химическая технология. 2003. № 10. С. 2−7.
- Раков, Э.Г. Пиролитический синтез углеродных нанотрубок и нановолокон / Э. Г. Раков // Российский химический журнал, 2004, т. XLVIII, № 5, с 47.
- Раков, Э.Г. Проблемы производства углеродных нанотрубок и нановолокон / Э. Г. Раков // Успехи химии, 2002, № 10, с 47.
- Раков, Э.Г. Методы получения углеродных нанотрубок / Э. Г. Раков // Успехи химии, 2000, № 69, с 41.
- Rubio, A. Condensed Matter News / A. R // 1997. Vol. 6, № 1.
- Chen R., Zhang H.B., Lin G.D., Hong Q., Tsal K.R.// Carbon, 1997, V.35, № 10−11, p. 1495−1501.
- Venegoni D., Serph Ph., Feurer R., Kihu Y., Vahlas C., Kalck Ph. // Carbon, 2002, V.40, № 10, p. 1799−1807.
- Liang Q., Gao L., Li Q., Tang S.H., Liu B.C., Yu Z.L. // Carbon 2001. V.39, № 6, p. 897−903.
- Володин, A.A. Синтез углеродных наноструктур пиролизом С2Н4 на порошках LaNi5./ A.A. Володин, П. В. Фурсиков, Б. П. Тарасов // Ж. Альтернативная энергетика и экология, 2003, № 6, С.34−36.
- Золотухин, И. В. Замечательные качества углеродных нанотрубок / ИВ Золотухин, Ю. Е. Калинин // Природа, № 5, 2004, С. 20−27.
- Раков, Э.Г. Непрерывный процесс получения углеродных нановолокон. / Э. Г. Раков, С. Н. Блинов, И. Г. Иванов, Е. В. Ракова, Н.Г. Дигуров// Ж. прикл. химии, 2004, Т. 77, В.2, С. 193−196.
- Раков, Э.Г. Методы непрерывного производства углеродных нановолокон и нанотрубок / Э. Г. Раков. // Химическая технология. 2003. -№ 10.-С. 2−7.
- Андриевский, Р. А. Наноструктурные материалы / Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. М.: Издательский центр «Академия», 2005. -192 с.
- Чесноков, В.В. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов на металлах подгруппы железа и их сплавах / В. В. Чесноков, Р. А. Буянов. // Успехи химии. 2000. — Т. 69. — № 7. — С. 675−692.
- Мордасов, Д.М. Физические основы генерации струйно-акустических колебаний / Д. М. Мордасов // Вестник ТГТУ. 2001. — Т. 7, № 2.- С. 283−293.
- Заявка 95 102 674 Российская Федерация, МПК6 С 01 В 31/00 Способ получения углеродного материала и водорода / Кувшинов Г. Г. и др.- заявитель Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН. № 95 102 674/25- заявл. 28.02.95- опубл. 27.12.96. — 3 с.
- Патент № 2 135 409 Российская Федерация, МПК6 С 01 В 31/02 Способ получения графитовых нанотрубок / Криворучко О. П., Максимова
- Н.И., Зайковский В.И.- заявитель и патентообладатель Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН. № 98 105 232/25- заявл. 18.03.98- опубл. 27.08.99. — 5 с.
- Бухаркина, Т.В. Химия Природных энергоносителей и углеродных материалов: учебное пособие / Т. В. Бухаркина, Н. Г. Дигуров // Москва, издательство РХТУ им. Менделеева, 1999. 195 С.
- Магарил, Р.З. Механизм и кинетика гомогенных термических превращений углеводородов / Р. З. Магарил // М.: Химия, 1970. 224 С.
- Безденежных, А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант. / А. А. Безденежных //Л.: Химия, 1973.-256 С.
- Снаговский, Ю.С. Моделирование кинетики гетерогенных каталитических процессов. / Ю. С. Снаговский, Г. М. Островский // М.: Химия, 1976.-248 С.
- Rodrigues, N.M. A Review of Catalytically Grown Carbon Nanofibers// Mater. Res. 1993. — V. 8. — No 12. — P. 3233−3250
- Чесноков, В.В. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов на металлах подгруппы железа и их сплавах/ В. В Чесноков, Буянов Р. А. //Успехи химии. 2000. — Т. 69. — № 7. -С. 675−692
- Туголуков, E.H. Математическое моделирование технологического оборудования многоассортиментных химических производств / Е. Н. Туголуков // Монография Москва. Изд-во «Машиностроение», 2004. 100 с.
- Французов, В.К. Волокнистый углерод и области его технического применения/ В. К. Французов, А. П. Петрусенко, Б.В. Пешнев//Химия твердого топлива. 2000. — № 2. -С. 52−56
- Chen P., Growth of Carbon Nanotubes by Catalytic Decomposition of CH4 or CO on aNi-MgO Catalyst/ P. Chen, H. B .Zhang, G.D. Lin et al. //Carbon. -1997.-V. 35.-P. 1495−1501
- Zadeh, J.S.M. Kinetics of CH4 Decomposition on Supported Cobalt Catalysts/ J.S.M. Zadeh, K.J. Smith //Catal. 1998. — V. 176. -P. 115−124 49.
- Zhang, T. Hydrogen production via the direct cracking of methane over silica-supported nickel catalysts/ T. Zhang, M.D. Amiridis //Appl. Catal. A. 1998.- V. 167.-P. 161−172 50.
- Choudhary, T.V., Hydrogen Production via Catalytic Decomposition of Methane/ T.V. Choudhary, C. Sivadinarayana, C.C. Chusuei et al .//J. Catal. -2001.-V. 199.-P. 9−18 51.
- Gilliland, E.R. Reactivity of Deposited Carbon/ E.R. Gilliland, P. Harriott //Ind. Eng. Chem. 1954. v. 46. — No. 10. — P. 2195−2202
- Бесков, И.С., Кинетическая модель каталитического образования волокнистого углерода из метана/ И. С. Бесков, А. В. Михайлова, A.M. Алексеев и др.//Теоретические основы химической технологии. 1997. — Т. 31.-№ 1.-С. 70−76
- Харрис, П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века / П. Харрис // -М.: Техносфера, 2003. 336 с.
- Пул, Ч. Нанотехнологии / Ч Пул, Ф. Оуэне // — М.: Техносфера, 2004.-328 с.
- Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature. 1991. — V. 354, № 6348. — P. 56−58.
- Anazava, K. High-purity carbon nanotubes synthesis method by an arc discharging in magnetic field / K. Anazava et al // Applied Physics Letters. 2002. -V. 81,1. 4.-P. 739−741.
- Takikawa, H. Fabrication of single-walled carbon nanotubes and nanohorns by means of a torch arc in open air / H. Takikawa et al // Physica B: Condensed Matter. 2002. — V. 323,1. 1−4. — P. 277−279
- Charlier, J.-C. Microscopic Growth Mechanisms for Carbon Nanotubes / J.-C. Charlier et al. // Science. 1997. — V. 275, N. 5300, — P. 647 649.
- Yudasaka, M. Mechanism of the Effect of NiCo, Ni and Co Catalysts on the Yield of Single-Wall Carbon Nanotubes Formed by Pulsed NdrYAG Laser Ablation / M. Yudasaka et al // Journal of Physical Chemistry B. 1999. — V. 103, I. 30. — P. 6224−6229.
- Eklund, P.C. Large-Scale Production of Single-Walled Carbon Nanotubes Using Ultrafast Pulses from a Free Electron Laser / P.C. Eklund et al // Nano Letters. 2002. — V. 2,1. 6. — P. 561−566.
- Maser, W.K. Production of high-density single-walled nanotube material by a simple laser-ablation method / W.K. Maser et al // Chemical Physics Letters. 1998. — V. 292, -1. 4,5,6. — P. 587−593.
- Bolshakov, A.P. A novel CW laser-powder method of carbon single: wall nanotubes production / A.P. Bolshakov et al // Diamond and Related
- Materials. 2002. — V. 11,1. 3−6. — P. 927−930.
- Resasco, D.E. Decomposition of Carbon-Containing Compounds on Solid Catalysts for Single-Walled Nanotube Production / D.E. Resasco, J.E. Herrera, L. Balzano // Journal of nanoscience and nanotechnology. 2004. — V. 4, № 4.-P. 1−10.
- Chen, P. Growth of carbon nanotubes by catalytic decomposition of CH4 or CO on a Ni-MgO catalyst / P. Chen и др. // Carbon, 1997, — V. 35,1. 10−11,-P. 1495−1501.
- Yose-Yacaman, M. Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure / M. Yose-Yacaman и др. // Appl. Phys. Lett, 1993, — V. 62, -P. 657.
- Ivanov, V. The study of carbon nanotubules produced by catalytic method / V. Ivanov и др. // Chemical Physics Letters, 1994. — V. 223,1. 4, — P. 329−335.
- Ivanov, V. Catalytic production and purification of nanotubules having fullerene-scale diameters / V. Ivanov и др. // Carbon, 1995, — V. 33,1. 12,1.-P. 1727−1738.
- Mudhopadhyay, K. A Simple and Novel Way to Synthesize Aligned Nanotube Bundles at Low Temperature / K. Mudhopadhyay и др. // Japanese Journal of Applied Physics, 1998, — V. 37, — P. L1257-L1259.
- Hernardi, K. Fe-catalyzed carbon nanotube formation / K. Hernardi II Carbon, 1996. -V. 34,1. 10. — P. 1249−1257.
- Song, I.K. The growth mode change in carbon nanotube synthesis in plasmaenhanced chemical vapor deposition / I.K.Sons // Diamond and Related
- Materials, 2004. — V. 13.-P. 1210−1213. i 130. Schneider, J.J. Template synthesis of carbon nanotubes / J.J.
- Schneider и др. // Nanostruct. Mater., 1999. N. 12, P. 83.
- Che, G. Chemical Vapor Deposition Based Synthesis of Carbon Nanotubes and Nanofibers Using a Template Method / G. Che и др. // Chem. Mater., 1998. -V. 10,1. 1, P. 260−267.
- Блинов, C.B. Получение углеродных наноматериалов / C.B. Блинов, А. Г. Ткачев, B.JI. Негров // Достижения ученых XXI века: сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. Тамбов, 2005. — С. 74−76.
- Ткачев, А. Г. Промышленное производство наноструктурного i материала «Таунит» / А. Г. Ткачев, С. В. Мищенко, В. Л. Негров, Н.Р.
- Меметов, А.А. Пасько, С.В. Блинов, Д. А. Турлаков // Наноиндустрия. 2007. — № 2. — С. 24−26.i118
- Ткачев, А.Г. Промышленное производство и применение наноструктурных углеродных материалов «Таунит» / А. Г. Ткачев, B.JI. Негров, С. В. Блинов, Д. А. Турлаков, Н. Р. Меметов // Углеродные наноструктуры: сб. трудов. Минск, 2006. — С. 142 — 147.
- Патент № 67 096 Российская Федерация, МПК7 D 01 F 9/10. Реактор для исследования процесса получения волокнистых углеродных структур / Ткачев А. Г., Барымов Н. А., Блинов С. В., Рухов А. В. -2 007 115 113/22 — заявл. 20.04.07 — опубл. 10.10.07, Бюл. № 28.
- Блинов, С.В. Исследование кинетики процесса синтеза углеродных наноструктурных материалов / С. В Блинов, А. Г. Ткачев, А. В. Рухов // Вестник ТГТУ. Том 14. № 2 2008, Тамбов, Издательство ТГТУ, С. 328−333.
- Blinov, S.V. Carbon nanomaterials on the base of catalytic hydrocarbon pyrolysis: development and perspective use / S.V. Blinov, A.G. Tkachev, N.R. Memetov // Hydrogen Materials Sciene and Chemistry of Carbon Nanomaterials. Springer, 2007. C. 515−519
- Ткачев, А.Г. Углеродные наноматериалы «Таунит»: исследование, производство, применение / А. Г. Ткачев, С. В. Мищенко, В. Н. Артемов, С. В. Блинов, B.JI. Негров, Н. Р. Меметов, Д. А. Турлаков // Нанотехника, 2006. № 2(6). С. 17−21