Підвищення виходу вуглецевих нанотрубок через інтерфейс нанокаталізатор-субстрат
Анотація
У цьому дослідженні досліджувався вплив межі розділу нанокаталізатор/субстрат на вихід та якість вуглецевих нанотрубок (CNTs), синтезованих методом хімічного осадження з парової фази (CVD). Наночастинки оксиду нікелю (NiO) були отримані методом золь-гель спін-покриття та нанесені у вигляді тонких плівок з різною масою (66 мг, 99 мг та 132 мг) на підкладки SiO2/Si з однаковою площею поверхні 12,56 см2. Тонкі плівки наночастинок NiO на поверхні підкладки потім поміщали в CVD-реактор та відновлювали в атмосфері водню, що призводило до утворення наночастинок нікелю, які діяли як активні каталізатори під час синтезу вуглецевих нанотрубок. Пари етанолу використовувалися як єдине джерело вуглецю без будь-якого газу-носія, що дозволило точно та порівняльно оцінити вихід вуглецевих нанотрубок. Для характеристики отриманих вуглецевих нанотрубок використовували рентгенівську дифракцію (XRD) та раманівську спектроскопію. Результати XRD показали, що вуглецеві нанотрубки з високою кристалічністю утворювалися при використанні тонкої плівки каталізатора масою 51,7 мг. Раманівська спектроскопія підтвердила наявність піків RBM, G, D та G′, характерних для структур вуглецевих нанотрубок. Збільшення маси каталізатора призвело до зростання частоти RBM та зменшення діаметра вуглецевих нанотрубок. Однак збільшення маси каталізатора також призвело до зниження виходу вуглецевих нанотрубок. Найвищий вихід (445%) спостерігався для нанокаталізаторів Ni масою 51,7 мг. Ці результати демонструють, що товщина шару каталізатора та його поверхнева щільність розподілу на підкладці відіграють вирішальну роль у визначенні ефективності росту та структурної якості вуглецевих нанотрубок.
Завантаження
Посилання
M. Diarra, et al., Physical Review Letters, 109(18), 185501 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.185501
B. Karakashov, M. Mayne-L’Hermite, and M. Pinault, Nanomaterials, 12(13), 2300 (2022). https://doi.org/10.3390/nano12132300
X. Zhao, et al., Accounts of chemical research, 55(23), 3334 (2022). https://doi.org/10.1021/acs.accounts.2c00592
D. Hedman, et al., Nature Communications, 15(1), 4076 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47999-7
K. Awasthi, A. Srivastava, and O. N. Srivastava, Journal of nanoscience and nanotechnology, 5(10), 1616-1636 (2005). https://doi.org/10.1166/jnn.2005.407
E.R. Meshot, et al., Acs Nano, 3(9), 2477 (2009). https://doi.org/10.1021/nn900446a
L. Nánai, et al., Scientific Reports, 14(1), 7307 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-57862-w
J. Bora, et al., Applied Surface Science, 648, 158988 (2024). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158988
J. Sengupta, and C. M. Hussain, Biosensors, 15(5), 296 (2025). https://doi.org/10.3390/bios15050296
S. Zecchi, et al., Micromachines, 16(1), 53 (2024). https://doi.org/10.3390/mi16010053
K.J. Hughes, et al., ACS Applied Nano Materials, 7(16), 18695 (2024). https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02721
A. Venkataraman, et al., Nanoscale research letters, 14(1), 220 (2019). https://doi.org/10.1186/s11671-019-3046-3
Y. Hoshino, et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 282, 125 (2012). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.08.062
X. Li, et al., Scientific Reports, 8(1), 4349 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-22467-7
Y. Lin, et al., Nature Electronics, 6(7), 506 (2023). https://doi.org/10.1038/s41928-023-00983-3
M. Parashar, V.K. Shukla, and R. Singh, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31(5), 3729 (2020). https://doi.org/10.1007/s10854-020-02994-8
A.A. Ismatov, C. Romanitan, Kh.B. Ashurov, M.M. Adilov, and A.A. Rahimov, Eurasian Physical Technical Journal, 22(3(53)), 5 (2025). https://doi.org/10.31489/2025N3/5-13
A.A. Rakhimov, I.K. Khudaykulov, A.A. Ismatov, and M.M. Adilov, East European Journal of Physics, (3), 436-441 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-47
W.H. Tan, S.L. Lee, and C.T. Chong, Key Engineering Materials, 723, 470 (2017). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.723.470
S.P. Chai, S.H.S. Zein, and A.R. Mohamed, Diamond and related materials, 16(8), 1656 (2007). https://doi.org/10.1016/j.diamond.2007.02.011
Y. Guo, G. Zhai, Y. Ru, C. Wu, X. Jia, Y. Sun, et al., AIP Advances, 8(3), 035111 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5020936
L.A. Bokobza, and J. Zhang, Express Polymer Letters, 6(7), 601 (2012). https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2012.63
A. C. Sparavigna, et al., International Journal of Sciences, 13(7), 1-26 (2024). https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-xw377
F. Taleshi et al., Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 22(10), 921 (2014). https://doi.org/10.1080/1536383X.2012.749456
Авторське право (c) 2026 Ільос Дж. Абдісаїдов, Севара Г. Гуломджанова, Ільос Х. Худайкулов, Хатам Б. Ашуров
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
