Ученые НГТУ НЭТИ запатентовали способ ресурсосберегающей обработки углеродных нанотрубок
Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ получили патент на способ химической модификации поверхности многостенных углеродных нанотрубок с использованием сульфамата никеля. Обработка данным реагентом позволит получить материал с высокими функциональными характеристиками при минимуме экономических затрат.
«Поиск новых реагентов для обработки углеродных материалов необходим для решения нескольких ключевых проблем. Традиционно используемые агрессивные кислоты, такие как серная, соляная, могут разрушать структуру углеродных нанотрубок и приводить к значительным потерям материала в процессе окисления — до 50%. Наша основная задача — найти мягкий способ обработки. Это даст возможность не только минимизировать деструктивные потери, но и проводить процесс обработки при более низких температурах, что сократит расход тепла и снизит энергозатраты», — рассказал профессор кафедры химии и химической технологии НГТУ НЭТИ доктор химических наук Александр Баннов.
Ученый отмечает, что новые подходы к модификации поверхности многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) необходимы для создания функциональных материалов с заданными свойствами и их последующего применения в различных областях: в промышленности, энергетике, электронике, экологии, медицине и других.
Сульфамат никеля представляет собой стандартный электролит для функционального никелирования и является перспективной альтернативой применению кислот для модификации МУНТ. Он значительно менее агрессивен по сравнению с концентрированными серной и азотной кислотами и не требует высоких температур для протекания химических реакций.
При химическом осаждении ионы никеля внедряются на поверхность и закрепляются на кислородсодержащих группах МУНТ. Ученые установили оптимальную температуру и время обработки и оценили количественный прирост кислорода. Присоединение кислорода в виде карбоксильных и карбонильных групп в МУНТ не допускает их слипание и улучшает совместимость со связующими материалами. Мягкий способ обработки предотвращает укорачивание углеродных нанотрубок и разрушение их структуры, а также минимизирует потери углеродного сырья.
«Вместо того, чтобы отправлять на экологическую утилизацию отработанный никелевый электролит, его можно использовать для задач модификации. Обработка данным реагентом позволит снизить энергетические потери и получить материал с высокой концентрацией кислородсодержащих функциональных групп. Химическая модификация сульфаматом никеля улучшает диспергируемость, электрофизические и каталитические свойства углеродных нанотрубок — ключевые параметры, позволяющие использовать их для создания высокотехнологичных композитов, газовых сенсоров, электродов в суперконденсаторах», — отметил Александр Баннов.