| 1 |
1 сентября 2016 г.-31 декабря 2016 г. |
Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе |
| Результаты этапа: В 2016 году в рамках выполнения проекта отработаны методики получения, очистки и модификации азот- и бор-замещенных графеноподобных материалов. Синтезированы такие материалы, как азот- и бор-замещённые малослойные графитовые фрагменты, представляющие собой частицы линейным размером около 20-40 нм, состоящие из нескольких (8-10) параллельно уложенных графеновых слоёв; азот-замещённый графен с содержанием гетероатома ~36 ат.%; углеродные нанотрубки, также допированные азотом, бором по отдельности и одновременно; восстановленный оксид графена, модифицированный частицами меди. В рамках заявленного плана на первый год отработана методика изучения экранирования ЭМИ углеродными материалами, внедрёнными в полимерную матрицу. В 2016 году также проведено фундаментальное исследование кислотной модификации углеродных нанотрубок на структуру и характеристики кобальтовых катализаторов в гидрировании СО при атмосферном давлении. Запущена каталитическая установка высокого давления, позволяющая определить каталитическую активность получаемых углеродных материалов, модифицированных наночастицами кобальта, в процессе Фишера-Тропша. Выявлены закономерности влияния типа и количества атомов азота в структуре углеродных нанотрубок, а также их химической модификации кислотной обработкой, на активность и селективность кобальтовых катализаторов. Композитные материалы, состоящие из углеродных нанотрубок и наночастиц кобальта также внедрены в матрицу латекса, показан рост электропроводности и радиопоглощающих свойств полученного материала по сравнению с исходным полимером. Электрохимические свойства азот-замещённых графеноподобных материалов исследованы путём введения последних в состав суперконденсаторных сборок coin-cells. Разработана методика выявления структурных изменений, происходящих с углеродными наноматериалами при их химической модификации, термической обработке и испытании в качестве носителей для кобальтовых катализаторов. Данная методика подразумевает собой расширенную математическую обработку спектров комбинационного рассеяния света в комплексе с использованием данных просвечивающей электронной микроскопии, термического анализа с масс-спектрометрией отходящих газов, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и низкотемпературной сорбции азота. |
| 2 |
1 января 2017 г.-1 октября 2018 г. |
Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе |
| Результаты этапа: В 2017 году реализованы оптимизация синтеза бор-допированных УНЧ, графена; отработка синтеза кремний-замещённых МГФ, N-МГФ, графена и N-графена из кремний-органических соединений, а также иммобилизацией наночастиц кремния на поверхность материалов (альтернативный способ синтеза – искровое плазменное спекание материалов с SiO2); каталитические испытания материалов на основе N-МГФ, N-графена, B-МГФ и наночастиц кобальта в процессе Фишера-Тропша и продолжение исследования по влиянию концентрации и конфигурации азота в гетерозамещённых углеродных наноматериалах на их структуру и каталитические свойства. Также будет проведено измерение ослабления ЭМИ на полученных материалах, введённых в состав полимерных композитов и измерение ёмкостных характеристик всех вышеперечисленных углеродных материалов в составе суперконденсаторных сборок coin-cells с ионными жидкостями в качестве электролита. Планируется фундаментальное исследование термохимических свойств МГФ и гетеро-замещённых МГФ, а именно определение механизмов разложения азот- и кислородсодержащих функциональных групп; модификация графенов и графеноподбных наноматериалов наночастицами переходных металлов, введение полученных образцов в краску, измерение экранирующих свойств и отработка методики измерения антикоррозионных свойств такого покрытия. Материалы будут исследованы методами СЭМ, ПЭМ, низкотемпературной сорбции азота, КР-спектроскопии, РФА. Исходя из полученных данных осуществлена публикация результатов по синтезу и электрохимическим испытаниям бордопированных МГФ и графена, по каталитическим испытаниям азотдопированных углеродных наноматериалов в процессе Фишера-Тропша. |
| 3 |
1 октября 2018 г.-5 декабря 2019 г. |
Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе |
| Результаты этапа: В процессе работ по гранту оптимизированы пути синтеза различных гетерозамещённых графеновых материалов, проведена их всесторонняя характеризация комплексом современных физических методов исследования. В том числе синтезированы графеноподобные азот- и бор- замещённые материалы, в т.ч. модифицированные кремнием и переходными металлами, получены композиты на их основе. Измерены электрохимические, электрофизические, каталитические свойства синтезированных образцов, изучен их генезис в процессе эксплуатации. Оптимизированы методики введения модифицированных графеновых материалов в полимерные матрицы, исследованы антикоррозионные свойства композитов на основе азот-замещённых образцов. |
