Свойства металл-углеродных нанокомпозитов

Разработанные нанокомпозиты Cu/C, Ni/C, Co/C, Fe/C исследованы с использованием методов сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и электронной микродифракции (ЭД).

Проведенные исследования показали, что углеродные медьсодержащие наноструктуры содержат медь с примесью оксидов одно- и двухвалентной меди. Средний размер наночастиц соответствует 25 нм. Преобладают наночастицы с размером 20 нм. Максимальный размер наночастиц этого вида достигает 70 нм (рис. 2).

Рис.2 Распределение частиц медь-углеродного нанокомпозита в тонкодисперсной суспензии

Наночастицы расположены в углеродной нанопленочной структуре, образованной углеродными нановолокнами, ассоциированными с металлической фазой (рис. 3).

Рис.3. Микрофотографии частиц медь-углеродного нанокомпозита, полученные с помощью ПЭМ и ПЭМ высокого разрешения

Рис.3. Микрофотография нанокомпозита пиролизованного полимера/Cu (ССu=10 мас.%), полученная с помощью СЭМ

Никель-углеродные нанокомпозиты содержат никель, возможно также присутствие оксида никеля. Средний размер наночастиц никеля равен 11 нм, частицы такого размера составляют примерно 60% от общего количества наноструктур. Вместе с тем, имеются крупные агрегаты спаянных наноструктур размером до 200 нм. Значительная часть наноструктур имеет сферическую форму, но есть металлсодержащие стержни и углеродные нанотрубки (рис. 4).

Рис.4. Микрофотографии частиц никель-углеродного нанокомпозита, полученные с помощью ПЭМ

Для железо-углеродных нанокомпозитов средний размер установлен 17 нм. Для этих наноструктур характерной формой являются «нанобусы», в шариках которых содержится магнетит (рис. 5). Сферические наночастицы соединены короткими не содержащими металлсодержащую фазу углеродными нанотрубками.

Рис.5. Микрофотография частиц железо-углеродного нанокомпозита, полученные с помощью ПЭМ

Все получаемые нанокомпозиты имеют атомы металлов с высокими атомными магнитными моментами. Определение атомных магнитных моментов производилось на основе метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Атомные магнитные моменты нанокомпозитов имеют более высокие значения по сравнению с эталонами (табл. 1).

Табл. 1. Атомные магнитные моменты металл/углеродных нанокомпозитов

Наличие магнитных свойств у нанопродуктов открывает дополнительные возможности их применения.

Табл. 2. Изменение сопротивления пиролизованного ПАН от присутствия СО2 в атмосфере