ИСТИНА

Углерод занимает особое положение среди химических элементов, хотя не принадлежит к самым распространенным в природе, из общего числа атомов земной коры на его долю приходится менее 0,5 % масс.[1]. Все многообразие существующих углеродных материалов можно разделить на три основные категории: алмазные, графитовые и наноматериалы. Индивидуальные материалы, входящие в состав каждой категории, обладают своими отличительными свойствами и структурными особенностями. Последние десятилетия все больший интерес вызывают углеродные наноматериалы, в частности, углеродные нанотрубки (УНТ) и нановолокна, фуллерены. Различные типы углеродных наноматериалов уже производятся промышленным способом и представлены на мировом рынке. Как у мировых, так и у российских производителей существует ряд производственных проблем: периодичность процесса, энергоемкость, отличие характеристик получаемых материалов из разных партий, чистота продукта и др. Как следствие, существует необходимость быстрого и информативного анализа качества получаемых наноматериалов. Одним из наиболее экспрессных и информативных методов исследования углеродных наноматериалов является метод термического анализа (ТА). В совокупности с другими инструментальными методами исследования, ТА дает возможность оценить качество получаемых материалов, их однородность, наличие примесей. Ранее уже разрабатывались методики определения углеродных структур и их смесей, а также проводились исследования по выявлению их отличительных характеристик с применением термического анализа на примере порошковых МУНТ, фуллерена С60, графита, сажи и др.[2]. Целью данной работы являлось исследование длинных УНТ как в свободном виде, так и привитых к углеродному волокну (УВ) с помощью комплексного термического анализа, а также с помощью других инструментальных методов. Синтез УНТ в свободном и привитом к УВ виде проводили методом CVD на лабораторной установке с проточным кварцевым CVD – реактором. УНТ в свободном виде получали из реакционных растворов разных составов. В качестве углеродных прекурсоров были выбраны различные одноатомные спирты (табл.1), в качестве катализатора – ферроцен, а тиофен, как промотор; водород был использован как газ-носитель. Состав и процентное отношение исходной сырьевой смеси использовали, как в статье [3]. Термический анализ показал, что процесс окисления почти всех образцов проходит в два этапа, о чем свидетельствует наличие двух ступеней на кривой ТГ и двух экзотермических пиков на кривых ДТА. Такой вид кривых говорит о наличии, как минимум, двух форм углерода. На рис.1 представлена типичная ТГ-кривая сгорания образца УНТ, полученных из этанола. Первая ступень находится в диапазоне 260-380°С, что является следствием сгорания нетрубочного углеродного материала (non-CNT), на нее приходится в среднем 6-8 масс.%, вторая ступень находится в диапазоне 453-610°С, что является весьма широким температурным интервалом и может свидетельствовать о наличии УНТ разного диаметра в образце. Полученные данные хорошо