Катализатор на основе углеродных нанотрубок - Carbon nanotube supported catalyst

Сканирующая просвечивающая рентгеновская микроскопия изображение стручка углеродная нанотрубка украшенный Fe наночастицы (красный).[1]

Катализатор на углеродных нанотрубках это роман катализатор на носителе, с помощью углеродные нанотрубки в качестве опоры вместо обычного глинозем или же кремний поддерживать. Исключительные физические свойства углеродных нанотрубок (УНТ), такие как большая удельная поверхность, отличная электронная проводимость в сочетании с хорошей химической инертностью и относительно высокая устойчивость к окислению, делают их многообещающим материалом-носителем для гетерогенный катализ.[2]

В катализатор представляет собой вещество, обычно используемое в небольших количествах по сравнению с реагентами, которое увеличивает скорость химической реакции без каких-либо постоянных химических изменений.[3] Один или несколько типов катализаторов могут быть загружены на другой материал с большой площадью поверхности, который служит носителем, с образованием нанесенного катализатора в целом системы. В каталитической системе на носителе значение использования носителя состоит в увеличении дисперсии активных фаз, улучшении контроля пористой структуры, улучшении механической прочности, предотвращении спекания и содействии катализу.[4] Существует широкий спектр носителей, от обычного и чаще всего оксида алюминия до различных видов активированного угля. Способы и функции синтеза сильно различаются из-за различных типов носителей и каталитических материалов.

Проблема при изготовлении катализатора из наночастиц на носителе состоит в том, чтобы избежать агломерации. Этого можно достичь, используя полифункциональный фиксирующий агент и сушку при относительно низкой температуре. Относительные исследования - это осаждение палладий и платина частицы на активированном угле с использованием полиакрилата якорь.[5] Чтобы раскрыть больше молекулярных деталей обширных взаимодействий между предшественниками и носителями в водной среде, необходимо принять во внимание исследования химии адсорбции и осаждения. Достигнут прогресс в использовании химическое осаждение из паровой фазы для синтеза нанесенных катализаторов. Комбинаторные методы внесли свой вклад в синтез твердых катализаторов.

Фон

Носители для катализаторов и катализаторы на носителе

Катализаторы широко используются в различных химические реакции. Активность, стабильность, селективность и способность к регенерации являются наиболее важными свойствами, которые необходимо учитывать при разработке катализатора.

В носители для катализаторов может улучшить определенные свойства, такие как механическая сила, распределение, стабильность, каталитическая реакционная способность и избирательность катализаторов. Определение носителя широкое: форма носителя варьируется, включая гранулированный, порошковый, коллоидный, соосажденный, экструдированный, гранулированный, сферический, проволочный, сотовый и каркасный. Носители катализаторов могут быть инертными или активными в реакциях. Ансамбль катализатора и его носителя можно рассматривать как единое целое: катализатор на носителе.

В публикациях до 1940 г. носители рассматривались только как физические носители, на которых каталитический металл или оксид располагались настолько широко и равномерно, насколько это возможно. Но с годами было достигнуто лучшее понимание совместной работы катализаторов и их носителей. Было признано, что поддержка на самом деле была промоутер во многих случаях. В «Катализе» (Беркман и др., 1940) разница между промотором и носителем описывается как разница в количестве: когда носитель превышает количество катализатора, это носитель; в противном случае это промоутер. Эта точка зрения была более или менее упрощенной, но предполагала признание того, что даже в этом начале года носитель был каталитическим компонентом в широко понимаемой каталитической композиции.

Первоначальной целью носителя было получение твердого гранулированного материала, покрытого каталитическим компонентом, обеспечивающего твердую и стабильную структуру, выдерживающую разрушение под действием потоков газа или жидкости. Другой целью загрузки каталитического благородного металла на носители является разбавление благородных металлов в большем объеме. Некоторые опоры действуют как стабилизатор для предотвращения агломерации материалов с более низкой температурой плавления. Другой вариант использования носителя - это резервуар для полурасплавленных солей.

Много экспериментов по поводу глинозем были проведены в ранний период, что помогло людям понять, что катализаторы, нанесенные на разные виды оксида алюминия, обладают разными каталитическими свойствами.[6][7] В течение того же периода времени было замечено, что катализатор и носитель в некоторых случаях взаимодействовали, давая две одновременные и взаимовыгодные реакции. Это называлось катализатором двойного действия и наблюдалось при гидроденитрогенизации, гидрообессеривание, и катализаторы реакции риформинга.

Традиционные углеродные материалы в качестве опор

Углерод является вездесущим элементом, который образует миллионы соединений, начиная от простых монооксид углерода к очень сложным ферментам. Что касается его элементарной формы, хотя каталитические свойства не приписываются алмаз, графит как известно, является активным катализатором в некоторых реакциях окисления. Графитовый углерод также используется в качестве материала носителя, где могут быть диспергированы другие каталитические компоненты, что приводит к увеличению площади поверхности, которую они подвергают воздействию химических реагентов.

Применение графита, черный карбон и активирован уголь производимых ежегодно в качестве носителя катализатора относительно немного. Основное каталитическое использование древесного угля и технического углерода - поддержка металлов. Кроме того, древесный уголь иногда используется для поддержки таких соединений, как сульфиды и галогениды. Некоторое количество графита используется для поддержки металлов, но наиболее важной особенностью графита является его способность образовывать интеркалаты, которые являются катализаторами для некоторых гидрирование, дегидрирование, изомеризация, алкилирование, гидродеалкилирование, полимеризация и аммиак реакции образования. Для металлов на основе древесного угля и углеродной сажи с различным промышленным использованием методы производства можно разделить на три широкие группы в зависимости от содержания каталитического металла: влажная пропитка, гидролизная пропитка и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).[8]

Углеродные нанотрубки как носители

Характеристики

Схема катализатора на носителе УНТ

Многие учебники описывают углеродные нанотрубки (УНТ) в понятных терминах: углеродные нанотрубки представляют собой трубчатые структуры, полностью состоящие из свернутых слоев графен.[9][10] Диаметр УНТ составляет от одного нанометра до десятков нанометров, а их длина может достигать сантиметров, что намного больше диаметра. В целом полая геометрия УНТ приводит к большому удельная поверхность, что делает УНТ чрезвычайно привлекательными опорами для гетерогенные катализаторы. Еще одним преимуществом УНТ является их относительно высокая стойкость к окислению, обусловленная их структурной целостностью и химической инертностью. Кроме того, УНТ обладают исключительными физическими свойствами.[2][11][12][13][14][15] включая электрическую проводимость, механическую прочность и теплопроводность, которые являются важными факторами для носителей катализатора. УНТ могут быть металлический или же полупроводниковый, в зависимости от их спиральности и диаметра, и это свойство может сильно влиять на процессы переноса заряда. УНТ обладают очень большим Модуль для младших, а также отличный предел прочности, а их свойство гибкости делает их идеальным компонентом для применения в композитных материалах. УНТ также обладают хорошей теплопроводностью, что помогает предотвратить агломерацию и рост мелких наночастиц во время обработки после отжига и стабилизировать вновь образованные фазы.

Таким образом, УНТ являются прочными и эластичными, обладают хорошей электронной проводимостью и химической инертностью, а также теплопроводностью. Таким образом, они становятся идеальными и уникальными шаблонами для иммобилизации наночастиц, что позволяет создавать спроектированные наноархитектуры. Это делает CNT чрезвычайно привлекательными опорами для гетерогенные катализаторы и родственные технологии.[16]

Получение углеродных нанотрубок

УНТ обычно производятся четырьмя основными способами: дуговая разрядка, лазерная абляция, расплавленная соль интеркаляция, и химическое осаждение из паровой фазы. Поскольку УНТ в исходном состоянии обычно содержат различные примеси, такие как фрагменты графена, аморфный углерод, фуллерены и частицы металлического катализатора.[17] Поскольку примеси влияют на большинство наших желаемых свойств и влияния биосовместимость УНТ, ухудшающие каталитические характеристики и ограничивающие область применения, их необходимо очищать и разделять. УНТ должны быть функционализированы различными группами, прежде чем они будут использоваться в гибридных материалах, в зависимости от их назначения. Кроме того, во многих приложениях нам требуются однородные и стабильные дисперсии УНТ, но чистые однослойные УНТ (ОСУНТ) нерастворимы в большинстве растворителей, что приводит к агрегации между отдельными трубками. Мы также хотим разделить УНТ в зависимости от того, являются ли они полупроводниками или металлическими.[18]

Производство УНТ с годами стало проще и дешевле, а качество УНТ в исходном состоянии улучшилось с учетом загрязненных примесей. В результате основной задачей является разработка дешевых и простых методов улучшения однородности по длине, диаметру и хиральности УНТ. УНТ обладают огромным потенциалом в качестве важного моста, соединяющего молекулярную сферу и макроскопический мир.[19]

Характеристика

Методы определения характеристик катализаторов, нанесенных на УНТ, разнообразны. Наиболее распространенные методы включают: дифракция рентгеновских лучей (XRD), энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS ), просвечивающая электронная микроскопия (ТЕМ), сканирующая электронная микроскопия (SEM), ПЭМ высокого разрешения (HRTEM), ближняя инфракрасная спектроскопия, УФ-спектроскопия поглощения, спектроскопия фотолюминесценции и флуоресцентная микроскопия. Эти методы и методологии использовались не только для всесторонней характеристики гетероструктур УНТ – нанокристаллы, но и для тщательного исследования свойств этих гибридных материалов.[20]

Подготовка

Чтобы получить катализатор на носителе из УНТ, первым шагом является загрузка каталитических материалов на УНТ. Множество стратегий синтеза гибридов УНТ / наночастиц металла можно классифицировать как методы ex situ и in situ.[18]

Ex situ подходы

Ex situ подходы используют различные взаимодействия, включая ковалентные взаимодействия, нековалентные взаимодействия, π-π стэкинг и электростатические взаимодействия.

Ковалентные взаимодействия используются для присоединения неорганических наночастиц с концами различных функциональных групп к УНТ, обработанным кислотами. Типичный пример - амидная связь.[21][22] Благодаря превосходной биологической совместимости Au, они так часто используются в биочувствительных, медицинских и других смежных областях. Наночастицы Au были связаны с обработанными кислотой УНТ посредством аминотиолы, бифункциональные тиолы или тиоэфирные связи.[23] Гидрофильные оксиды металлов, такие как MnO2,[24] MgO,[25] TiO2[26] и Zr (SO4)2[27] могут быть непосредственно присоединены к карбоксильным группам, предотвращая использование и разделение связывающего агента. С другой стороны, однако, взаимодействия относительно слабые, и распределение наночастиц не такое равномерное.

Помимо ковалентных связей, связь между каталитическими частицами и чистыми УНТ также может быть достигнута за счет нековалентных взаимодействий, таких как ван-дер-ваальсовы взаимодействия, водородные связи, π-π-стэкинг и электростатические взаимодействия. ПАВ додецилсульфат натрия (SDS) широко используется для прикрепления различных наночастиц, включая Pt,[28] EuF3, TbF3[29] и SiO2[30][31] многослойным углеродным нанотрубкам (MWCNT). В другом подходе, в котором используются гидрофобные блокирующие агенты, например октантиолы[32] и додекантиолы,[33][34] и покрытие, и морфология гибридных материалов можно хорошо контролировать, изменяя длину и функциональные группы цепей. Подобный путь заключается в использовании делокализованных π-электронов УНТ, а также в ароматических органических соединениях, содержащих алкильные цепи с концевыми полярными группами.[35][36][37][38][39] Наиболее заметным преимуществом этого метода является то, что соединения пирена абсорбируются на УНТ, что улучшает растворимость УНТ вместе с диспергируемостью и способностью переноса заряда загруженных наночастиц. В другом простом и легком подходе, при котором используются электростатические взаимодействия, ионные полиэлектролиты осаждаются на УНТ, чтобы привлечь заряженные наночастицы.[40][41][42][43]

На месте подходы

На месте подходы являются альтернативой ex situ подходы с лучшим контролем дисперсии частиц. Неорганические соединения образуются непосредственно на поверхности УНТ с помощью различных методов, включая электрохимические методы, золь-гель процесс, гидротермальный и аэрозоль методы и газофазное осаждение.

Электрохимия - это метод, который эффективно контролирует процесс зарождения и роста благородных металлов и сплавов. Комплексы металлов в растворах могут быть восстановлены с помощью электронов на электродах с образованием металлических наночастиц, а размер металлических наночастиц и их покрытие на боковых стенках УНТ можно контролировать, изменяя параметры электрохимического осаждения, такие как время осаждения и потенциал зародышеобразования.[44][45]

Золь-гель процесс - это широко используемый процесс на основе раствора, который позволяет производить стекло и керамические материалы различной формы.[46] В этом процессе реагенты (обычно соли металлов или органические соединения металлов) проходят серию реакций гидролиза и конденсации и образуют коллоидные или полимерные золи, за которыми следует процесс старения для превращения золей в гели. Затем гели подвергаются сушке в сверхкритических условиях и превращаются в аэрогель. Это дешевый метод, позволяющий избежать высоких температур и позволяющий точно контролировать химический состав, а также минимизировать концентрацию примесей. Но это также показывает слабость того, что продукт обычно будет содержать аморфную фазу, поэтому требуются стадии кристаллизации и отжига, которые усложняют приготовление.

Гидротермальные методы разработаны в последние годы.[47] Преимущество этого метода - получение кристаллических частиц или пленок без последующего отжига и прокаливания. Формирование неорганических нанопроволок и наностержней также может быть достигнуто путем принудительной кристаллизации в гидротермальном процессе.[48]

Кроме того, для нанесения неорганических каталитических частиц на поверхность УНТ используются различные методы газофазного осаждения. Среди наиболее часто используемых методов газофазного осаждения химический[49][50][51][52] и физический[53][54][55][56] Преимущество осаждения из паровой фазы заключается в превосходном контроле над размером, формой и однородностью. Тонкие и сплошные пленки можно наносить на углеродные подложки, сохраняя трехмерную целостность. Другие физические методы, такие как распыление[57][58][59][60] и импульсное лазерное напыление (PLD) вместе с химическими методами (например, осаждение атомного слоя (ALD)[61][62][63]), являются хорошей альтернативой нанесению желаемых частиц на УНТ.

Ограничения

Одна общая трудность при нанесении каталитического металла или оксидов металлов на УНТ заключается в контроле размера и распределения частиц. Многие из этих препаратов страдают от нехватки отложений, нежелательного большого размера или скоплений частиц катализатора даже при относительно низком содержании загрузки. С другой стороны, чтобы украсить УНТ каталитическими частицами, обычно требуется предварительный процесс функционализации: это усложняет приготовление и увеличивает стоимость. Кроме того, после присоединения функциональных групп к УНТ свойства УНТ обычно ухудшаются, и в результате ухудшаются характеристики готового гибридного материала. По этим причинам необходимо разработать более простые методы получения с меньшим влиянием на свойства УНТ.

Приложения

Хотя на ранней стадии исследований УНТ поддерживали катализаторы из металлических наночастиц в качестве переходные металлы Ru, Co, Ag, Pt, Pd и Au проливают новый свет на реакции катализа во многих областях, таких как батареи, плоские дисплеи и химические датчики. В органическом синтезе как Чертовски реакция или же Синтез Фишера-Тропша Pd- или Co-катализаторы, нанесенные на УНТ, применяются для улучшения каталитической активности или оптимизации экспериментальных условий. Для селективного каталитического восстановления NOИкс с углеводородами катализатор Pt – Rh на УНТ показывает более высокий уровень NOИкс снижение активности.

В частности, в связи с быстрым истощением запасов топлива на основе водородного углерода, топливные элементы и батареи с применением катализаторов на основе наночастиц металлов на основе УНТ стали активной областью исследований. Например, каталитическое гидрирование CO
2 производить метанол считается одним из наиболее экономичных и эффективных способов химического устранения большого количества выделяемого CO.2 а также улучшить климатические условия. Катализатор Pd, нанесенный на УНТ, обладает значительной активностью и селективностью, что благоприятствует гидрированию CO.2.

Однако для реализации этих приложений от лабораторных устройств до промышленных прототипов необходима дальнейшая оптимизация. Остаются многие проблемы, такие как контроль границы раздела и морфологии, фазового состава катализаторов, а также типа и качества УНТ. Нельзя игнорировать проблему воспроизводимости, и также необходимо более глубокое понимание взаимосвязи между структурами и свойствами.

Pd-катализатор на углеродных нанотрубках

В катализаторах Чертовски реакция, драгоценный металл Pd был наиболее часто используемым активным компонентом. Поддерживаемые катализаторы Pd показали много преимуществ. По сравнению с традиционным гомогенным Pd (OAc)2, PdCl2 Катализаторы реакции Хека, Pd-катализатор на УНТ имеет более высокую каталитическую активность, лучшую стабильность, более легкое разделение и более удовлетворительную возможность повторного использования.

В экспериментальном процессе Pd-катализаторы на углеродных нанотрубках были приготовлены с использованием химического восстановления. Дополнительный химический восстановитель используется для решения проблемы агломерации наночастиц Pd.[64][65]

Рис. 2. Хекарилирование, катализируемое палладиевым катализатором, нанесенным на УНТ.

Pd-металлический катализатор на углеродных нанотрубках

Муравьиная кислота - нетоксичная и невзрывоопасная жидкость при комнатной температуре. Он имеет низкую токсичность, удобство хранения, обращения и, прежде всего, высокую плотность энергии. такие преимущества предпочтительны для потенциальных применений в небольших портативных топливных элементах. Pd-катализаторы на углеродной основе сыграли очень важную роль в DFAFC (прямое муравьиная кислота топливная ячейка ) исследования катализаторов в последние годы благодаря их хорошей активности, а также более эффективному использованию металлического Pd и более низким содержаниям металлов.[66][67]

Механизм электроокисления муравьиной кислоты на поверхностях Pt и металлов Pt-групп в кислотном растворе следует двойным путям: дегидрированию и дегидратации.[68] Многослойные углеродные нанотрубки (MWCNT) имеют более высокую дисперсию наночастиц в качестве основы для катодного электрокатализатора. Следовательно, он показал лучшие характеристики, чем электрокатализаторы, нанесенные на технический углерод в DEFC (топливные элементы с прямым этанолом).

Катализатор на основе оксида металла Pd на углеродных нанотрубках

Гидрирование CO2 считается одним из самых экономичных и эффективных способов устранения большого количества выделяемого CO.2. Было обнаружено, что нанесенные катализаторы на основе оксида металла Pd проявляют значительную активность и селективность в отношении гидрирование CO2 в метанол, и носитель оказывает значительное влияние на характеристики катализатора.[69]

Pd – ZnO-катализаторы на основе MWCNT для гидрирования диоксида углерода в метанол играют двойную роль в качестве носителя катализатора и промотора. Большее количество водорода может быть поглощено для создания микросреды с более высокой концентрацией активных Н-адсорбентов на поверхности функционирующего катализатора, тем самым увеличивая скорость реакций поверхностного гидрирования.[70]

Платиновый катализатор на углеродных нанотрубках

Топливные элементы с прямым этанолом (DEFC) и топливные элементы с прямым метанолом (DMFC) - это высокоэффективные, не загрязняющие окружающую среду и бесшумные системы преобразования энергии, которые могут производить электричество посредством электрохимических реакций. Ожидается, что они будут полезны в качестве источника питания для портативных электронных устройств, включая портативные компьютеры, сотовые телефоны и так далее.[71] Активность электрокатализаторов играет ключевую роль в коммерциализации DMFC или DEFC. Среди многих электрокатализаторов Pt обладает высокой электрокаталитической эффективностью и, как было доказано, является наиболее эффективным катализатором реакций окисления спирта. Биметаллические катализаторы, включая Pt и второй благородный или неблагородный металл (например, Ru, Rh, Sn, Pb, Sb, Ni и т. Д.), Часто применяются для усиления электрохимической активности Pr и в то же время для предотвращения его дезактивации при воздействии к отравлению промежуточными продуктами по функциональным или лигандным механизмам.

В качестве основы для электрокатализатора УНТ показали лучшую коррозионную стойкость, чем другие носители для катализаторов, такие как технический углерод, в рабочих условиях. Кроме того, УНТ не только обладают высокой электрохимически доступной площадью поверхности, но также могут обладать замечательной электронной проводимостью благодаря своей многостенной структуре, свойства которой делают их конкурентоспособной электрокаталитической подложкой для Pt-катализатора.[72]

Было обнаружено, что электрохимическая активность различных Pt-катализаторов соответствует порядку Pt-WO3 / CNT> Pt-Ru / E-TEK-Vulcan> Pt / CNT> Pt / E-TEK-Vulcan> объемная платина. Причина, по которой материалы на основе УНТ имеют более высокий электрохимический отклик, скорее всего, связана с их большей площадью поверхности, которая является электроактивной.[73]

Углеродные нанотрубки на носителе из наночастиц Co катализатор

В Синтез Фишера-Тропша (FTS) процесс должен катализироваться некоторыми переходными металлами, такими как Co, Fe и Ru, которые проявляют наивысшую активность.[74] Среди них Co-катализаторы предпочтительны из-за их высокой активности и селективности в отношении линейных углеводородов для FTS, более стабильных и низкой стоимости по сравнению с Ru. Активированный уголь имеет множество преимуществ, таких как устойчивость к кислотным или основным средам, стабильность при высоких температурах и т. Д., Служащий носителем катализатора FTS.[75]

Было обнаружено, что использование углеродных нанотрубок в качестве носителя катализатора Co снижает температуру частиц оксида кобальта. Сильные взаимодействия металла с носителем значительно уменьшаются, и восстанавливаемость катализаторов значительно улучшается. УНТ помогают увеличить дисперсию металлических кластеров и, таким образом, уменьшить средний размер кластеров кобальта. Исследования показали, что выход углеводородов, полученный с помощью катализатора из Со на подложке из УНТ по настоящему изобретению, значительно выше, чем выход углеводородов, полученный из Со на носителе из оксида алюминия.[76]

Рекомендации

  1. ^ Чен, Сяоци; Сяо, Цзяньпин; Ван, Цзянь; Дэн, Дэхуэй; Ху, Юнфэн; Чжоу, Цзиган; Ю, Лян; Гейне, Томас; Пан, Сюлянь; Бао, Синьхэ (2015). «Визуализация электронных взаимодействий между железом и углеродом с помощью рентгеновской химической визуализации и спектроскопии». Chem. Наука. 6 (5): 3262–3267. Дои:10.1039 / C5SC00353A. ЧВК  5490425. PMID  28706694. открытый доступ
  2. ^ а б Дрессельхаус, М. С., Дрессельхаус, Г., Авурис, П. (ред.) (2001) Углеродные нанотрубки: синтез, структура, свойства и применение. Спрингер: Нью-Йорк, ISBN  3540410864
  3. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "катализатор"
  4. ^ Крайн П де Йонг (1999). «Синтез нанесенных катализаторов». Современное мнение в области твердого тела и материаловедения. 4 (1): 55–62. Bibcode:1999 КОССМ ... 4 ... 55D. Дои:10.1016 / S1359-0286 (99) 80012-6.
  5. ^ Хван, Ган-Линь (2003) Патент США 6841509 «Катализаторы на углеродных нанокапсулах»
  6. ^ Патент США 3244644 (4-5-66) «Способ приготовления каталитической композиции, состоящей из эта-оксида алюминия и продукта из него»
  7. ^ Патент США 3186957 (6-1-65) «Способ приготовления композиции оксида никеля и оксида алюминия и продукта из нее»
  8. ^ Стайлз, Элвин Б. (1987). Поддерживаемые катализаторы и поддерживаемые катализаторы: теоретические и прикладные концепции. Баттервортс. ISBN  978-0409951486.
  9. ^ Иидзима, С. (1991). «Винтовые микротрубочки графитового углерода». Природа. 354 (6348): 56–58. Bibcode:1991Натура 354 ... 56I. Дои:10.1038 / 354056a0.
  10. ^ Иидзима, S .; Ичихаши, Тошинари (1993). «Однослойные углеродные нанотрубки диаметром 1 нм». Природа. 363 (6430): 603–605. Bibcode:1993Натура.363..603I. Дои:10.1038 / 363603a0.
  11. ^ Харрис, П. Дж. Ф. (2003). Углеродные нанотрубки и родственные структуры. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0521005333.
  12. ^ Saito, R .; Dresselhaus, G .; Дрессельхаус, М. С. (1998). Физические свойства углеродных нанотрубок. Лондон: Imperial College Press. ISBN  978-1860942235.
  13. ^ Аджаян, П. М. (1999). «Нанотрубки из углерода». Chem. Rev. 99 (7): 1787–1800. Дои:10.1021 / cr970102g. PMID  11849010.
  14. ^ Терронес, М. (2003). «НАУКА И ТЕХНОЛОГИЯ ДВАДЦАТЬ ПЕРВОГО ВЕКА: Синтез, свойства и применение углеродных нанотрубок». Анну. Rev. Mater. Res. 33: 419–501. Bibcode:2003AnRMS..33..419T. Дои:10.1146 / annurev.matsci.33.012802.100255.
  15. ^ Dresselhaus, M. S .; Dresselhaus, G .; Charlier, J.C .; Эрнандес, Э. (2004). «Электронные, термические и механические свойства углеродных нанотрубок». Философские труды Королевского общества A. 362 (1823): 2065–2098. Bibcode:2004RSPTA.362.2065D. CiteSeerX  10.1.1.512.5536. Дои:10.1098 / rsta.2004.1430. PMID  15370472.
  16. ^ Gregory, G.W .; Craig, E.B .; Ричард, Г.С. (2006). «Металлические наночастицы и родственные материалы, нанесенные на углеродные нанотрубки: методы и применение». Маленький. 2 (2): 182–193. Дои:10.1002 / smll.200500324. PMID  17193018.
  17. ^ Salzmann, C.G .; Llewellyn, S.A .; Tobias, G .; Ward, M.A.H .; Ха, Y .; Грин, М. Л. Х. (2007). «Роль карбоксилированных углеродных фрагментов в функционализации и спектроскопии однослойного углеродно-нанотрубного материала». Adv. Матер. 19 (6): 883–887. Дои:10.1002 / adma.200601310.
  18. ^ а б Доминик, Э. (2010). «Углеродные нанотрубки - неорганические гибриды». Chem. Rev. 110 (3): 1348–1385. Дои:10.1021 / cr800433k. PMID  20108978.
  19. ^ Николаос, К .; Никос, Т. (2010). «Текущие достижения в области химической модификации углеродных нанотрубок». Chem. Rev. 110 (9): 5366–5397. Дои:10.1021 / cr100018g. PMID  20545303.
  20. ^ Сяохуэй Пэн; Цзинъи Чен; Джеймс А. Мисевич; Станислав С. Вонг. (2009). «Углеродные нанотрубки – нанокристаллические гетероструктуры». Chem. Soc. Rev. 38 (4): 1076–1098. Дои:10.1039 / b811424m. PMID  19421582.
  21. ^ Чен, Дж; Хамон, Массачусетс; Хм; Чен, Y; Рао, AM; Эклунд, ПК; Хэддон, Р. К. (1998). «Свойства раствора однослойных углеродных нанотрубок». Наука. 282 (5386): 95–8. Bibcode:1998 Наука ... 282 ... 95C. Дои:10.1126 / science.282.5386.95. PMID  9756485.
  22. ^ Банерджи, Сарбаджит; Вонг, Станислав С. (2002). «Синтез и характеристика гетероструктур углеродных нанотрубок-нанокристаллов». Nano Lett. 2 (3): 195–200. Bibcode:2002NanoL ... 2..195B. Дои:10.1021 / nl015651n.
  23. ^ Zanella, R .; Басюк, Е. В .; Santiago, P .; Басюк, В. А .; Mireles, E .; Пуэнте-Ли, И .; Санигер, Дж. М. (2005). «Осаждение наночастиц золота на многослойные углеродные нанотрубки, функционализированные тиолами». J. Phys. Chem. B. 109 (34): 16290–5. Дои:10.1021 / jp0521454. PMID  16853071.
  24. ^ Wang, G.-X .; Zhang, B.-L .; Ю., З.-Л .; Цюй, М.-З. (2005). «Композитные электроды оксид марганца / МСНТ для суперконденсаторов». Ионика твердого тела. 176 (11–12): 1169–1174. Дои:10.1016 / j.ssi.2005.02.005.
  25. ^ Лю, Б .; Chen, J. H .; Xiao, C.H .; Cui, K. Z .; Ян, Л .; Pang, H.L .; Куанг, Ю. Ф. (2007). «Приготовление гибридных катализаторов Pt / MgO / CNT и их электрокаталитические свойства для электроокисления этанола». Энергетическое топливо. 21 (3): 1365–1369. Дои:10.1021 / ef060452i.
  26. ^ Kongkanand, A .; Домингес, Р. М .; Камат, П. В. (2007). «Каркасы из одностенных углеродных нанотрубок для фотоэлектрохимических солнечных элементов. Улавливание и перенос фотогенерированных электронов». Nano Lett. 7 (3): 676–80. Bibcode:2007NanoL ... 7..676K. Дои:10.1021 / nl0627238. PMID  17309316.
  27. ^ Juan, J.C .; Jiang, Y .; Meng, X .; Cao, W .; Ярмо, М. А .; Чжан (2007). «Нанесенный сульфат циркония на углеродные нанотрубки в качестве водостойкого твердого кислотного катализатора». J. Mater. Res. Бык. 42 (7): 1278–1285. Дои:10.1016 / j.materresbull.2006.10.017.
  28. ^ Lee, C.L .; Ju, Y.C .; Chou, P.T .; Huang, Y.C .; Kuo, L.-C .; Оунг, Дж. К. (2004). «Получение наночастиц Pt на углеродных нанотрубках и графитовых нановолокнах путем саморегулируемого восстановления поверхностно-активных веществ и их применение в качестве электрохимического катализатора». Электрохим. Сообщество. 7 (4): 453–458. Дои:10.1016 / j.elecom.2005.01.016.
  29. ^ Wei, X. W .; Xu, J .; Сонг, X.J .; Ни, Ю. Х. Чжунго (2004). Чжунго Юсе Цзиньшу Сюэбао / Китайский журнал цветных металлов. 14: 236. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  30. ^ Whitsitt, E.A .; Мур, В. С .; Smalley, R.E .; Бэррон, А. Р. (2005). «Покрытие диоксида кремния LPD индивидуальных однослойных углеродных нанотрубок». J. Mater. Chem. 15 (44): 4678. Дои:10.1039 / b509869f.
  31. ^ Whitsitt, E.A .; Бэррон, А. Р. (2003). "Одностенные углеродные нанотрубки с диоксидом кремния". Nano Lett. 3 (6): 775–778. Bibcode:2003NanoL ... 3..775 Вт. Дои:10.1021 / nl034186m.
  32. ^ Эллис, А. В .; Vijayamohanan, K .; Goswami, R .; Chakrapani, N .; Раманатан, Л. С .; Ajayan, P.M .; Раманатх, Г. (2003). «Гидрофобное закрепление монослойных нанокластеров золота на углеродных нанотрубках». Nano Lett. 3 (3): 279–282. Bibcode:2003NanoL ... 3..279E. Дои:10.1021 / nl025824o.
  33. ^ Рахман, Г. М .; Гулди, Д. М .; Zambon, E .; Pasquato, L .; Tagmatarchis, N .; Прато, М. (2005). «Дисперсные углеродные нанотрубки / наногибриды золота: свидетельства сильных электронных взаимодействий». Маленький. 1 (5): 527–30. Дои:10.1002 / smll.200400146. PMID  17193482.
  34. ^ Han, L .; Wu, W .; Кирк, Ф. Л .; Luo, J .; Maye, M. M .; Кариуки, Н. Н .; Lin, Y .; Wang, C .; Чжун, К.-Дж. (2004). «Прямой путь к сборке композитных материалов наночастицы-углеродные нанотрубки». Langmuir. 20 (14): 6019–6025. Дои:10.1021 / la0497907. PMID  16459625.
  35. ^ Yang, D. Q .; Hennequin, B .; Захер, Э. (2006). «Демонстрация XPS π − π взаимодействия между бензилмеркаптаном и многослойными углеродными нанотрубками и их использование в адгезии наночастиц Pt». Chem. Матер. 18 (21): 5033–5038. Дои:10,1021 / см.
  36. ^ Murakami, H .; Nomura, T .; Накашима, Н. (2003). «Однослойные углеродные нанотрубки, функционализированные нековалентным порфирином, в растворе и формирование нанокомпозитов порфирин-нанотрубка». Chem. Phys. Латыш. 378 (5–6): 481–485. Bibcode:2003CPL ... 378..481M. Дои:10.1016 / S0009-2614 (03) 01329-0.
  37. ^ Ван, X .; Liu, Y .; Qiu, W .; Чжу, Д. (2002). «Иммобилизация тетра-трет-бутилфталоцианинов на углеродных нанотрубках: первый шаг к разработке новых наноматериалов». J. Mater. Chem. 12 (6): 1636–1639. Дои:10.1039 / b201447e.
  38. ^ D’Souza, F .; Chitta, R .; Sandanayaka, A.S.D .; Суббаян, Н.К .; D’Souza, L .; Araki, Y .; Ито, О. (2007). «Самособирающиеся одностенные углеродные нанотрубки: цинк-порфириновые гибриды посредством взаимодействия иона аммония с краун-эфиром: конструкция и перенос электронов». Chem. Евро. J. 13 (29): 8277–84. Дои:10.1002 / chem.200700583. PMID  17625800.
  39. ^ Mu, Y .; Liang, H .; Hu, J .; Jiang, L .; Ван, Л. (2005). «Контролируемое осаждение наночастиц pt на углеродных нанотрубках в качестве анодного катализатора для топливных элементов прямого действия на метаноле». J. Phys. Chem. B. 109 (47): 22212–6. Дои:10.1021 / jp0555448. PMID  16853891.
  40. ^ Корреа-Дуарте, М. А .; Лиз Марзан, Л. М. (2006). «Углеродные нанотрубки как шаблоны для одномерных сборок наночастиц». J. Mater. Chem. 16: 22–25. Дои:10.1039 / b512090j.
  41. ^ Ostranger, J. W .; Мамедов, А. А .; Котов, Н. А. (2001). «Два режима линейного послойного роста наночастиц - многослойные полиэлектролиты и различные взаимодействия при послойном осаждении». Варенье. Chem. Soc. 123 (6): 1101–10. Дои:10.1021 / ja0029578. PMID  11456663.
  42. ^ Jiang, K .; Эйтан, А .; Шадлер, Л.С.; Ajayan, P.M .; Siegel, R.W .; Grobert, N .; Mayne, M .; Reyes-Reyes, M .; Terrones, H .; Терронес, М. (2003). «Селективное присоединение наночастиц золота к углеродным нанотрубкам, легированным азотом». Nano Lett. 3 (3): 275–277. Bibcode:2003NanoL ... 3..275J. Дои:10.1021 / nl025914t.
  43. ^ Корреа-Дуарте, М. А .; Perez-Juste, J .; Sanchez-Iglesias, A .; Гирсиг, М. (2005). «Выравнивание наностержней Au с использованием углеродных нанотрубок в качестве шаблонов». Энгью. Chem. Int. Эд. 44 (28): 4375–4378. Дои:10.1002 / anie.200500581. PMID  15954145.
  44. ^ Guo, D. J .; Ли, Х. Л. (2004). «Электрохимический синтез наночастиц Pd на функциональных поверхностях МУНТ». Электрохим. Сообщество. 6 (10): 999–1003. Дои:10.1016 / j.elecom.2004.07.014.
  45. ^ Wei, B.-Y .; Hsu, M.-C .; Вс, П.-Г .; Lin, H.-M .; Wu, R.-J .; Лай, Х.-Дж. (2004). «Новый датчик газа SnO2, легированный углеродными нанотрубками, работающий при комнатной температуре». Сенсорные приводы B. 101 (1–2): 81–89. Дои:10.1016 / j.snb.2004.02.028.
  46. ^ Brinker, C.J .; Шерер, Г. В. (1990). Золь-гель науки Физика и химия золь-гель обработки. Нью-Йорк: Academic Press. ISBN  978-0121349707.
  47. ^ Yoshimura, M .; Быраппа, К. (2008). «Гидротермальная обработка материалов: прошлое, настоящее и будущее». J. Mater. Наука. 43 (7): 2085–2103. Bibcode:2008JMatS..43.2085Y. Дои:10.1007 / s10853-007-1853-х.
  48. ^ Мензель, Роберт; Peiró, Ana M .; Даррант, Джеймс Р .; Шаффер, Майло С. П. (2006). «Влияние условий гидротермальной обработки на титанатные наноструктуры с высоким соотношением сторон». Chem. Матер. 18 (25): 6059–6068. Дои:10,1021 / см 061721l.
  49. ^ Куанг, Цинь; Ли, Сун-Фэй; Се, Чжао-Сюн; Линь, Шуй-Чао; Чжан, Сиань-Хуа; Се Су-Юань; Хуанг, Ронг-Бинь; Чжэн, Лан-Сун (2006). «Управляемое изготовление многослойных углеродных нанотрубок, покрытых SnO2, методом химического осаждения из газовой фазы». Углерод. 44 (7): 1166–1172. Дои:10.1016 / j.carbon.2005.11.001.
  50. ^ Ли, Ченша; Ванга, Дажи; Ван, Сяофэн; Лян, Цзи (2005). «Управляемое электрохимическое окисление для увеличения емкости композитов углеродных нанотрубок». Углерод. 43 (7): 1557–1560. Дои:10.1016 / j.carbon.2004.12.025.
  51. ^ Peng, H. B .; Головченко, Ю.А. (2004). «Кулоновская блокада в суспендированных однослойных углеродных нанотрубках с Si [sub 3] N [sub 4] покрытием». Appl. Phys. Латыш. 84 (26): 5428. Bibcode:2004АпФЛ..84.5428П. Дои:10.1063/1.1765733.
  52. ^ Pan, L .; Shoji, T .; Нагатаки, А .; Накаяма, Ю. (2007). "Полевые эмиссионные свойства массивов углеродных нанотрубок с покрытием из карбида титана". Adv. Англ. Матер. 9 (7): 584–587. Дои:10.1002 / adem.200700064.
  53. ^ Kim, H .; Зигмунд, В. (2002). «Нанопроволоки оксида цинка на углеродных нанотрубках». Appl. Phys. Латыш. 81 (11): 2085. Bibcode:2002АпФЛ..81.2085К. Дои:10.1063/1.1504877.
  54. ^ Ю, Кэ; Zhang, Y. S .; Сюй, Ф .; Li, Q .; Zhu, Z. Q .; Ван, К. (2006). «Значительное улучшение автоэлектронной эмиссии за счет нанесения наноструктур оксида цинка на пленки углеродных нанотрубок, напечатанных трафаретным способом». Appl. Phys. Латыш. 88 (15): 153123. Bibcode:2006АпФЛ..88o3123Y. Дои:10.1063/1.2195115.
  55. ^ Zhang, Y; Франклин, Натан В; Чен, Роберт Дж; Дай, Хунцзе (2000). «Металлическое покрытие на взвешенных углеродных нанотрубках и его влияние на взаимодействие металл-трубка». Chem. Phys. Латыш. 331 (1): 35–41. Bibcode:2000CPL ... 331 ... 35Z. Дои:10.1016 / S0009-2614 (00) 01162-3.
  56. ^ Пан, Луджун; Кониси, Ясумото; Танака, Хироюки; Чакрабарти, Суприя; Хокусин, Сёго; Акита, Сейджи; Накаяма, Ёсиказу (2007). «Влияние покрытия MgO на автоэмиссию автономной углеродной нанотрубки». Журнал вакуумной науки и техники B. 25 (5): 1581. Bibcode:2007JVSTB..25.1581P. Дои:10.1116/1.2770740.
  57. ^ Ye, JS; Cui, HF; Лю, X; Lim, TM; Чжан, WD; Шеу, ФС (2005). «Приготовление и характеристика нанокомпозитов ориентированных углеродных нанотрубок-оксид рутения для суперконденсаторов». Маленький. 1 (5): 560–5. Дои:10.1002 / smll.200400137. PMID  17193486.
  58. ^ Ким, Хён У; Шим, Сын Хён; Ли, Чон У (2007). «Углеродные нанотрубки в оболочке из SiOx, полученные методом распыления». Углерод. 45 (13): 2695–2698. Дои:10.1016 / j.carbon.2007.08.032.
  59. ^ Zhu, Y .; Elim, H. I .; Foo, Y.-L .; Ю., Т .; Liu, Y .; Ji, W .; Lee, J.-Y .; Shen, Z .; Ви, А. Т. С. (2006). «Многослойные углеродные нанотрубки с наночастицами ZnO для сверхбыстрого нелинейного оптического переключения». Adv. Матер. 18 (5): 587–592. Дои:10.1002 / adma.200501918.
  60. ^ Джин, Фэн; Лю, Ян; День, Кристофер М. (2007). «Углеродные нанотрубки с покрытием из оксида бария-стронция в качестве полевых эмиттеров». Appl. Phys. Латыш. 90 (14): 143114. Bibcode:2007АпФЛ..90н3114J. Дои:10.1063/1.2719645.
  61. ^ Икуно, Такаши; Ясуда, Тацуро; Хонда, Шин-Ичи; Оура, Кенджиро; Катаяма, Мицухиро; Ли, Чон-Гу; Мори, Хиротаро (2005). «Покрытие углеродных нанотрубок неорганическими материалами методом импульсного лазерного осаждения». J. Appl. Phys. 98 (11): 114305–114305–4. Bibcode:2005JAP .... 98k4305I. Дои:10.1063/1.2035891.
  62. ^ Икуно, Такаши; Катаяма, Мицухиро; Камада, Кадзунори; Хонда, Шин-Ичи; Ли, Чон-Гу; Мори, Хиротаро; Оура, Кэндзиро (2003). "Углеродные нанотрубки с изоляционным покрытием, синтезированные методом импульсного лазерного осаждения". Jpn. J. Appl. Phys. Латыш. 42 (11B): L1356. Bibcode:2003JaJAP..42L1356I. Дои:10.1143 / JJAP.42.L1356.
  63. ^ Gomathi, A .; Vivekchand, S.R.C .; Govindaraj, A .; Рао, К. Н. Р. (2005). «Химически связанные керамические оксидные покрытия на углеродных нанотрубках и неорганических нанопроводах». Adv. Матер. 17 (22): 2757–2761. Дои:10.1002 / adma.200500539.
  64. ^ Чжан, Ян; Чу, Вэй Се; Лицзюань Сунь, Вэньцзин (2010). "Preparation and Catalytic Performance of Carbon Nanotube Supported Palladium Catalyst". Китайский журнал химии. 28 (6): 879–883. Дои:10.1002/cjoc.201090165.
  65. ^ Avelino, C.; Hermenegildo, G.; Antonio, L. (2005). "Catalytic activity of palladium supported on single wall carbon nanotubes compared to palladium supported on activated carbon: Study of the Heck and Suzuki couplings, aerobic alcohol oxidation and selective hydrogenation". J. Mol. Катал. А. 230 (1–2): 97–105. Дои:10.1016/j.molcata.2004.11.030.
  66. ^ З.Л. Liu; L. Hong; М.П. Tham; T.H. Lim; H.X. Jiang (2006). "Nanostructured Pt/C and Pd/C catalysts for direct formic acid fuel cells". J. Источники энергии. 161 (2): 831–835. Bibcode:2006JPS...161..831L. Дои:10.1016/j.jpowsour.2006.05.052.
  67. ^ R. Larsen; S. Ha; J. Zakzeski; R.I. Masel (2006). "Unusually active palladium based catalysts for the electrooxidation of formic acid". J. Источники энергии. 157 (1): 78–84. Bibcode:2006JPS...157...78L. Дои:10.1016/j.jpowsour.2005.07.066.
  68. ^ R. Parsons; T. VanderNoot (1988). "The oxidation of small organic-molecules -a survey of recent fuel-cell related research". J. Electroanal. Chem. 257 (1–2): 9. Дои:10.1016/0022-0728(88)87028-1.
  69. ^ Fujitani, T; Saito, M; Kanai, Y; Ватанабэ, Т; Nakamura, J; Uchijima, T (1995). "Development of an active Ga2O3 supported palladium catalyst for the synthesis of methanol from carbon dioxide and hydrogen". Прикладной катализ A: Общие. 125 (2): L199. Дои:10.1016/0926-860X(95)00049-6.
  70. ^ Liang, Xue-Lian; Dong, Xin; Lin, Guo-Dong; Zhang, Hong-Bin (2009). "Carbon nanotube-supported Pd–ZnO catalyst for hydrogenation of CO2 to methanol". Прикладной катализ B: Окружающая среда. 88 (3–4): 315–322. Дои:10.1016/j.apcatb.2008.11.018.
  71. ^ Chen, C.Y.; Liu, D.H.; Huang, C.L.; Chang, C.L. (2007). "Portable DMFC system with methanol sensor-less control". Журнал источников энергии. 167 (2): 442–449. Bibcode:2007JPS...167..442C. Дои:10.1016/j.jpowsour.2007.02.056.
  72. ^ S. S. Dipti; U.C. Чанг; W.S. Chung (2009). "Carbon supported Pt–Ni nanoparticles as catalysts in direct methanol fuel cells". Materials Science-Poland. 27: 521.
  73. ^ Serp, P (2003). "Carbon nanotubes and nanofibers in catalysis". Прикладной катализ A: Общие. 253 (2): 337–358. Дои:10.1016/S0926-860X(03)00549-0.
  74. ^ E. Iglesia (1997). "Design, synthesis, and use of cobalt-based Fischer–Tropsch synthesis catalysts". Appl. Катал. 161 (1–2): 59–78. Дои:10.1016/S0926-860X(97)00186-5.
  75. ^ Van Berge, P.J; Van De Loosdrecht, J; Barradas, S; Van Der Kraan, A.M (2000). "Oxidation of cobalt based Fischer–Tropsch catalysts as a deactivation mechanism". Катализ сегодня. 58 (4): 321–334. Дои:10.1016/S0920-5861(00)00265-0.
  76. ^ Tavasoli, A.; Sadagiani, K.; Khorashe, F.; Seifkordi, A.A.; Rohani, A.A.; Nakhaeipour, A. (2008). "Cobalt supported on carbon nanotubes — A promising novel Fischer–Tropsch synthesis catalyst" (PDF). Технология переработки топлива. 89 (5): 491–498. Дои:10.1016/j.fuproc.2007.09.008.