Получение углеродных наноматериалов и сорбция ими циркония тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат наук Нгуен Хыу Ван

• Нгуен Хыу Ван
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Хыу Ван

Оглавление

Стр

Оглавление 2

Некоторые термины, принятые в научной литературе и использованные ^ в тексте диссертации

Список специальных сокращений, принятых в тексте диссертации и в

6

автореферате

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение углеродных наноматериалов и сорбция ими циркония»

Актуальность темы 7

Глава 1. Литературный обзор 9

1.1. Углеродные наноматериалы 9

1.2. Функциализация углеродных материалов 12

1.3. Сорбционные свойства углеродных нанотрубок и нановолокон 15 1.4 Дисперсии углеродных нанотрубок и наночастиц Zr02 18

1.5. Дисперсии углеродных нанотрубок и Triton Х-100 19

1.6. Неорганические композиты с углеродными нанотрубками 21

1.7. Заключение по обзору литературы 27 Глава 2. Экспериментальная часть 29

2.1. Характеристика исходных стандартных веществ 29

2.2. Получение и характеристика УНТ, УНВ, графена, оксида графита и оксида графена

2.2.1. Получение и характеристика исходных углеродных нановолокон

2.2.2. Получение и характеристика исходных углеродных нанотрубок

2.2.3. Получение и характеристика графена 30

2.2.4. Получение оксида графита 31

2.2.5. Получение оксида графена 32

2.2.6. Получение функциализованных УНВ и УНТ 32

30 30 30

2.3. Микроволновое активирование 33

2.4. Определение диспергируемости углеродных наноматериалов 33

2.5. Методы измерения характеристик углеродных наноматериалов 34

2.5.1. ИК-спектроскопия 34

2.5.2. Измерение удельной поверхности 35

2.5.3. Электронная микроскопия 35

2.5.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 35

2.6. Приборы и оборудование 36

Глава 3. Исследование кислотной функциализации при микроволновом активировании

3.1. Определение оптимальных условий функциализации нанотрубок

кислотами

3.1.1. Отношение объемов серной и азотной кислот 3:1 37

3.1.2. Отношение объемов серной и азотной кислот 1:1 41

3.1.3. Влияние объема пробы 43 3.2. Функциализация графена с использованием микроволнового ^

излучения

3.2.1. Окисление азотной кислотой 45

3.2.2. Окисление смесью серной и азотной кислот 46 Глава 4. Кислотная функциализация графита 51

4.1. Окисление методом Хаммерса 51

4.2. Электрохимическое окисление 57 4.2.1. Окисление при различном напряжении постоянного тока 57 4.2.2 Микроволновое окисление оксида графита, полученного

60

электрохимическим методом Глава 5. Иследование влияния кислотности водных расворов на

63

диспергируемость углеродных наноматериалов

Глава 6. Изучение ионобменной сорбции циркония 67

6.1. Влияние длительности контактирования фаз 68

6.2. Влияние концентрации Zr 68

6.3. Влияние величины рН 69

6.4. Влияние отношения Т : Ж 71

6.5. Влияние состава аниона соли циркония 72 Глава 7. Изучение ионобменной сорбции железа, меди и никеля 74

7.1. Влияние длительности контактирования фаз 74

7.2. Влияние отношения Т : Ж 76

7.3. Влияние величины рН 76

7.4. Возможность микроволнового активирования сорбции 79 Глава 8. Получение водных дисперсий УНТ и графена с помощью

80

Triton Х-100 для электросорбции

8.1. Дисперсии УНТ - Н20 - Triton Х-100 80

8.1. Дисперсии графен - Н20 - Triton Х-100 85

8.3. Получение и испытание электросорбента из графена 87

Выводы 90

Приложение. Исследование возможности получения композитов Zr02 93

1. Применение ионообменной сорбции 93

2. Применение бензойной кислоты 94

2.1. Термическое разложение полиядерного бензоата циркония 96

2.2. Попытка получения дисперсии гидролизованных форм ^ циркония и УНТ

2.3. Водные дисперсии УНТ, Zr и бензойной кислоты 98

2.4. Прямое получение композитных дисперсий 100

2.5. Вероятный механизм стабилизации композитных дисперсий 101 Литература 104

Некоторые термины, принятые в научной литературе и использованные

в тексте диссертации

Графен - частица в форме плоской сетки с расположенными в углах сочлененных шестиугольников атомов углерода; по определению ИЮПАК имеет одноатомную толщину; чаще упоминается как частица, содержащая от одного до пяти параллельных друг другу слоев.

Графеновые оболочки - продукты пиролиза углеводородов на частицах катализаторов, в частном случае - пиролиза метана на оксиде магния.

Окисление (графена, графита, углеродных нанотрубок) - взаимодействие с сильными окислителями в среде концентрированных кислот, а также под действием разницы потенциалов с образованием оксида графена или оксида графита и диоксида углерода.

Оксид графена, ОС - частица графена, содержащая гидроксильные, фенольные, карбонильные, карбоксильные и другие функциональные группы, молекулы воды, свободные от функциональных групп участки и состоящая из одного или двух - девяти параллельных слоев.

Оксид графита, ОГ - частица графита, содержащая гидроксильные, фенольные, карбонильные, карбоксильные и другие функциональные группы, молекулы воды, свободные от функциональных групп участки и состоящая из десяти и более параллельных слоев.

«Растворимость» - способность графена, оксида графена и оксида графита образовывать устойчивые коллоидные дисперсии в воде и органических растворителях; численное значение концентрации в дисперсии.

Функциализация графита, графена и нанотрубок - присоединение или образование функциональных групп, в частном случае - окисление графита, графена и нанотрубок смесью кислот.

Список специальных сокращений, принятых в тексте диссертации и в

автореферате

БК - бензойная кислота, СбН5С(0)0Н

ОГ, ЭОГ - оксид графита; электрохимически полученный ОГ; УНВ - углеродные нановолокна;

ф-УНВ - функциализованные (окисленные) углеродные нановолокна; УНТ - углеродные нанотрубки; МУНТ - многослойные УНТ; ОУНТ - однослойные УНТ;

ф-УНТ - функциализованные (окисленные) углеродные нанотрубки. ПАВ - поверхностное активное вещество

в - графеновые оболочки; ОС - оксид графена;

Актуальность темы

Новые углеродные наноматериалы, в первую очередь углеродные нанотрубкн (УНТ) и углеродные нановолокна (УНВ), уже не являются экзотическими продуктами, их производят в различных странах мира, объем производства растет сравнительно высокими темпами, а себестоимость и цены неуклонно снижаются. Высокая удельная поверхность, малая плотность, способность к химической функциализации (присоединению к поверхности активных функциональных групп) и образованию устойчивых водных и органических дисперсий делают УНТ и УНВ своеобразными материалами, которые можно применять в разных целях.

Расширяются области применения УНТ и УНВ: если сначала их применяли исключительно как наполнители полимеров и компоненты электродов литий-ионных батарей, то сейчас намечается использование в виде упрочняющих добавок в керамических композициях, цементе, металлах, сплавах, в качестве сенсорных экранов, активных компонентов электронных схем и суперконденсаторов, в ряде других областей.

Одним из направлений применения функциализованных кислотной обработкой УНТ и УНВ (далее ф-УНТ и ф-УНВ) в технологии редких металлов является ионообменная сорбция. Это связано с тем, что кислотная функциализация ведет к присоединению различных кислородсодержащих групп - преимущественно карбоксильных и гидроксильных, которые способны обмениваться с ионами металлов. Методы химической функциализации УНТ и УНВ с помощью смеси концентрированных кислот известны, однако нуждаются в усовершенствовании. Процесс осложняется тем, что диспергируемость ф-УНТ и ф-УНВ в водных средах зависит от кислотности среды, что может сказываться и на поведении в процессе сорбции.

Потенциально высокая ионообменная емкость ф-УНТ и ф-УНВ позволяет

предположить, что помимо основных функций ионообменников -

7

концентрирования растворов и их очистки от примесей - эти углеродные материалы могут применяться для получения композитов. Поэтому в качестве основного металла для изучения сорбционных характеристик материалов выбран цирконий. Поскольку в водных растворах цирконий находится в полимерной форме, его поведение было необходимо сравнить с поведением при ионообменной сорбции солей других химических элементов.

Помимо УНТ и УНВ все большее значение приобретает графен, который также был использован в исследованиях.

Основные положения, выносимые на защиту

1. МВ-активирование в десятки раз сокращает время окисления УНТ смесью серной и азотной кислот и в 2—3 раза снижает расход кислот.

2. Окисление графена, в отличие от графита, может быть проведено без использования сильных окислителей, а микроволновое активирование резко сокращает длительность окисления.

3. Зависимость «растворимости» окисленных УНВ, УНТ, оксида графита и оксида графена от величины рН определяется формой частиц и резко (УНВ, УНТ) или плавно (оксиды графита и графена) повышается с ростом рН выше 1.0-1.5.

4. Сорбционная емкость по цирконию окисленных УНВ может превышать 2.0 г ХхО^т.

5. Оксид графена может быть получен из графита без применения сильных окислителей в две стадии: анодным окислением и последующим действием кислот.

6. Извлечение циркония из водных растворов может проводиться методом электросорбции.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Углеродные наноматериалы

Углеродные наноматериалы, включающие УНТ, УНВ и графены, благодаря своим электронным, механическим, оптическим и химическим характеристикам привлекают большое внимание физиков, химиков, биологов и многих других специалистов [1 - 5]. Потенциальные возможности применения в области молекулярной электроники, создания наномеханических устройств, представления информации, сенсорики [6], хранения энергии и производства новых композиционных материалов представляют интерес для промышленности [7].

Нанотрубки - нитевидные образования из атомов углерода или других элементов, содержащие протяженную внутреннюю полость. Их длина превышает диаметр в 100 раз и более, а в сечении они бывают круглыми, овальными, уплощенными или полиэдрическими. Внешний диаметр составляет от 0.3 до 50.0 нм [8].

Бездефектные углеродные нанотрубки представляют собой цилиндрические частицы из свернутых графенов - листков из атомов углерода, на рис. 1 представлено схематическое изображение УНТ.

Рис. 1. Схематическое изображение УНТ.

Двухслойные УНТ - разновидность многослойных УНТ - состоят из двух коаксиальных графеновых цилиндров, внешний диаметр которых обычно составляет 1.3-7.1 нм.

Многослойные УНТ - трубки, в которых графены образуют вставленные друг в друга цилиндры или свернуты подобно рулону. Расстояние между слоями близко к межслоевому расстоянию в графите и обычно составляет 0.34 - 0.50 нм. Внутренний диаметр таких УНТ равен 0.6 - 5.5 нм, а внешний может достигать десятков нанометров.

УНВ представляют собой нитевидные частицы диаметром до 120 - 200 нм и длиной от нескольких микрометров до десятков и сотен микрометров. Они обладают наиболее разупорядоченной структурой, хотя их 8уд невелика и

л

обычно не превышает 100 м /г. Их стенки состоят из графенов, расположенных перпендикулярно оси волокна или под углом к ней, и образуют периодические перемычки в центральном канале волокна. В некоторых случаях центральный канал может отсутствовать.

Современные методы получения УНВ и УНТ можно разбить на две основные группы: возгонка-десублимация графита и пиролиз углеводородов. В обоих случаях процессы требуют применения катализаторов. Специфика процессов такова, что катализаторы довольно быстро отравляются, а продукт образуется на катализаторе и должен от него очищаться [9].

Пиролитические методы могут быть разделены на две подгруппы: с катализатором в виде порошка или на подложке [10] и с летучим катализатором. Самым производительным методом (до 500 г УНТ на 1 г катализатора) является процесс, названный «суперростом» [11], который позволяет получать с высоким выходом массивы чистых однородных УНТ длиной до 15 - 18 мм.

Графен представляет собой единичную графитовую плоскость, в которой Бр2-гибридизованные атомы углерода образуют гексагональную решетку.

Графен можно представить как «строительный блок» графита, нанотрубок и других углеродных материалов (рис. 2) [12].

Графит Углеродная нанотрубка

Рис. 2. Графен как «строительный блок» графита и нанотрубок.

Новый этап в исследовании графена началася в 2004 г., когда российские и британские ученые впервые получили изолированный графен путем многократного механического отщепления графеновых слоев от высокоориентированного пиролитического графита [13, 14]. В этих работах одно- и двухслойные графены были перенесены на подложку из окисленного кремния, с которой они связывались лишь слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, что позволило при растворении подложки получить свободные графены, перенести их на металлическую подложку и создать устройства для измерения электронных свойств индивидуального графенового листа [15]. Впервые было показано, что новый материал обладает уникальными электронными и другими свойствами. Современное состояние этих методов в применении к графену описано в обзорах [16 - 20]. Методы получения графена можно подразделить на несколько групп:

- механическое отщепление слоев графена от высокоориентированного пиролитического графита [13 - 15,21, 22];

- выращивание на подложке (химическое осаждение из газовой фазы с разложением углеводородов на поверхности металлов и карбидов металлов, термическое разложение 8Ю, процессы, включающие нагревание графитовых электродов в электрической дуге в водороде) [23 - 30];

- органический синтез [31, 32];

- химический метод с использованием коллоидных дисперсий на основе соединений, содержащих графеновые слои [33, 34].

На кафедре технологии редких элементов и наноматериалов на их основе РХТУ им. Д.И.Менделеева разработан метод получения УНТ, УНВ и графенов каталитическим пиролизом метана, сконструирован и испытан универсальный пилотный реактор для пиролиза, получено несколько видов углеродных наноматериалов, которые используются в экспериментальной части нашей работы [35-37].

1.2. Функциализация углеродных материалов

При взаимодействии углеродных материалов, с кислородом, фтором, озоном, воздухом, кислородсодержащими кислотами и некоторыми кислородсодержащими солями помимо раскрытия и окисления с образованием адсорбированных или газообразных СО и СО2 происходит присоединение поверхностных функциональных групп. Кислородсодержащие группы, равно как хлоро- и фторогруппы, могут реагировать с различными реагентами и присоединять к нанотрубкам множество других функциональных групп.

Степень функциализации может быть выражена отношением углеродных атомов, связанных с функциональными группами, к общему числу атомов углерода в функциализованных УНТ. Эта доля может составлять 0.5 в случае

фторирования, 0.2 - при присоединении радикалов и 0.08 - 0.12 - при замене атомов фтора на диамины.

Относительное количество групп -СООН, -С=0 и -С-О- зависит от структуры УНТ и способа функциализации. В работе [38] концентрация групп -СООН, —С—О и-С-О- в МУНТ составила соответственно 6.2 : 4.2 : 13.0 ат. %. В то же время в ОУНТ по данным [39] концентрация равна 16.2, 6.8 и 15.1 ат. % по углероду, а по данным [40] отношение концентрации групп -СООН, -С=0 и -С-О- ОУНТ составляет 4:2:1. Концентрация поверхностных кислородсодержащих групп в зависимости от окислителя меняется в пределах (2 - 10)-102° на 1 г [41]. В молярных единицах она составляет 5.5 - 6.7 %, -6.0 %, -5.0 % для укороченных МУНТ [42 - 44] или -4.0 % для длинных ОУНТ [45]. Простое кислотно-основное титрование показало, что концентрация кислотных групп у трех различных образцов очищенных ОУНТ составляет около 1.0 - 3.0 %, из которых 1.0 - 2.0 % приходится на -СООН [46]. Концентрация функциональных групп зависит от времени обработки.

Смесь концентрированных кислот в отношении Н2804 : НК03 = 3:1 является лучшим реагентом для функциализации ОУНТ [47 - 50] и для обогащения ОУНТ.

В синтезах часто применяют микроволновое активирование [51 - 55]. Микроволновое облучение углеродных нанотрубок сокращает время реакции и приводит к продуктам с более высокой степени функционализации, чем у полученных обычными термическими способами. Так, 3 мин. микроволновой обработки суспензии ОУНТ в смеси азотной кислоты и серной кислоты было достаточным для получения карбоксилированного и сульфированного ОУНТ с относительно высокой дисперсностью в воде и этаноле [56].

Получение оксида графена. Вещества, называемые оксидами графита и

графена, в действительности оксидами не являются. Это совокупности частиц -

13

графеновых пачек или отдельных графеновых листков, содержащих, как и в ф-УНТ или ф-УНВ, карбоксильные, гидроксильные, эпоксидные, карбонильные и др. функциональные группы. Оксид графена - одиночный лист или пачка, состоящая из нескольких графеновых листов, уложенных параллельно так, как это имеет место в графите. Оксид графита отличается от оксида графена большим числом таких листов в пачке (см. определения на с. 31). Функциональные кислородсодержащие группы расположены неравномерно: на поверхности частиц имеются участки, свободные от этих групп. Карбоксильные группы содержатся преимущественно на кромках листов, эпоксидные и гидроксильные - на поверхности. Благодаря характеру распределения групп однослойный Ов отличается от двухслойного, а двухслойный - от ОС с большим числом слоев и от ОГ. Различия в соотношении групп обусловливают и заметную разницу в химическом поведении названных частиц. Поскольку участки, содержащие функциональные группы, в ОС чередуются со сравнительно протяженными участками, свободными от таких групп, Ов проявляют амфифильные свойства.

Наличие кислородсодержащих групп увеличивает межслоевое расстояние между отдельными графеновыми листами от 0.34 до ~0.6 - 1.2 нм в зависимости от степени окисления [57]. За счет водородных связей в межслоевое пространство рассматриваемых оксидов могут входить молекулы воды.

Атомное отношение С : О у ОГ составляет 1.62 - 2.57 [58]. Для ОО приведены несколько иные значения: 2-4, что соответствует формулам С8О4Н5-С8О2Н3 [59]. Отношения С : О, как и отношения С : Н, определяются выбором исходного материала для окисления и условиями процесса окисления (состав и относительное количество окислителя, температура и длительность процесса, наличие и природа активирующего воздействия).

Наиболее признанная модель строения Ов была предложена в работе [60] и несколько уточнена авторами [61].

Методам синтеза СЮ посвящены обзоры [62, 63]. Образование ОГ при его взаимодействии с сильными окислителями в среде концентрированных кислот известно с 1859 г. Более полувека назад быта разработан метод Хаммерса [64], который затем был усовершенствован [65]. Улучшенный способ обеспечивает большее количество гидрофильного графена по сравнению с методом Хаммерса. Разновидности этого метода сейчас широко применяются в лабораториях для получения Ов, однако, по нашему мнению, из-за многостадийности, длительности и большого удельного объема отходов метод вряд ли будет иметь технологическое применение.

Тем не менее, путь получения графенов через ОО привлекателен, поскольку эти оксиды способны образовывать устойчивые дисперсии в воде и многих органических растворителях. Пачки оксидов графена после окисления подвергают УЗ-воздействию, что и позволяет получить коллоидные дисперсии оксидов с одним или несколькими слоями.

Оксид графита может быть получен электрохимически [66, 67].

Функциализованные в кислотах очищенные и укороченные ф-УНТ могут быть диспергированны в воде при озвучивании [68]. Растворимость и устойчивость растворов зависят от величины рН, хотя количественных данных нет [69 - 72].

1.3. Сорбционные свойства углеродных нанотрубок и нановолокон

Углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна являются многофункциональными материалами, которые могут находить применение в различных отраслях техники. Среди этих направлений - использование УНТ для концентрирования металлов из разбавленных водных растворов путём сорбции и микросорбции, причём цели этой операции могут быть различными: для повышения точности аналитического определения металлов, для удаления токсичных металлов из питьевой воды, поверхностных и глубинных вод, а

15

также из производственных растворов, для дальнейшего получения чистых соединений металлов, для создания композитов УНТ с металлами и их соединениями.

Анализ опубликованной литературы показывает, что УНТ различной морфологии - однослойные и многослойные - испытаны для сорбции различных металлов в катионной и анионной форме [73, 74]. Среди них металлы I группы (Cu2+, Au3+), II группы (Sr2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+), III группы (Ga3+), IV группы (Pb2+), V группы (V4+, V5+, H2As04"), VI группы (Cr3+, Cr6+, Cr2072'), VII группы (Mn2+, Mn04"), VIII группы (Fe3+, Co2+, Ni2+, Rh3+), лантаноиды (La, Sm, Eu3+, Gd, Но, Tb, Yb, Но), актиноиды (Th4+, U6+, Pu4+, Pu6+, Am3+). В качестве фоновых ионов рассматривали N03", S042", Р043", HP032", F",

| | *у I ^ | Л |

СГ, СН3СОО", Na , К , Mg , Са , Al и др. Отметим, что в приведённом списке химическая форма некоторых ионов указана условно, поскольку, например, трудно представить, что в растворе существуют ионы V5+ или U6+.

Российские работы по сорбции металлов были сосредоточены на использовании «таунита» - материала, представляющего собой загрязненные

сажей УНВ с примесью многослойных УНТ [75]. Функциализации материала не

2+

проводилось. Единственное исследование сорбции Zn и Cd на функциали-зованных УНТ производства НТЦ ГраНаТ проведено с целью последующего синтеза наночастиц сульфидов и исследования их электролюминесцентных свойств [76].

Можно считать, что химическое взаимодействие ионов металла и поверхностных функциональных групп УНТ и УНВ является основным механизмом сорбции (см. схема представлена на рис. 3).

Рис. 3. Схема сорбции ионов металлов на УНТ.

В то же время многие металлы и ряд принципиальных вопросов оказались вне сферы внимания исследователей. Не исследована, в частности, сорбция Л, Ъх, Щ хотя эти металлы представляют интерес для создания керамических композитов УНТ-диоксид металла. Не изучено влияние степени и характера функциализации УНТ на сорбционную ёмкость, хотя именно поверхностная концентрация и состав функциональных групп вместе с удельной поверхностью носителя (УНВ и УНТ) должны определять ёмкость. Описание в статьях условий функциализации не даёт возможности определить ни характер участвующих в ионном обмене групп, ни их концентрацию.

Механизм сорбции ионов металлов на УНТ и УНВ является сложным, что связано с наличием на поверхности нескольких способных к ионному обмену групп, с влиянием величины рН и характера функциализации на концентрацию этих групп, с возможностью связывания многозарядных ионов с двумя и более функциональными группами, с возможностью изменения форм ионов металлов (гидролиз, полимеризация и др.) и образования осадков. На кинетику и равновесие влияет также ионная сила раствора, степень функциализации и морфология УНТ и УНВ. Заряженные наночастицы могут взаимодействовать с УНТ и УНВ за счет электростатического взаимодействия.

Диоксид циркония является основой распространенных видов конструкционной и функциональной керамики, которая находит применение в

различных отраслях техники. Одним из путей снижения главного недостатка такой керамики - хрупкости - может быть переход к нанокомпозитам путем введения в состав керамики УНТ или их аналогов - УНВ [77, 78]. Попытки получения исходного материала для керамики на основе Хх02 предпринимались ранее различными методами: путем покрытия УНТ методом золь-гель или в гидротермальных условиях [79 -81], осаждением из дисперсий, стабилизированных ПАВ [82, 83], выращиванием УНТ на частицах Ъх02 [84] или Ъх02 с N1 [85]; путем прессования и спекания смеси оксида с УНТ [86]; изотермическим гидролизом ЪхОС\2 в присутствии УНТ [87]; путем ионного обмена с функциализованными УНТ и высаливания из раствора. Поэтому целью работы явилось исследование этого процесса с использованием функциализованных УНВ и определение возможности получения непосредственно в процессе сорбции материала с высоким содержанием Ъх.

1.4. Дисперсии углеродных ианотрубок и иаиочастиц ЪгОг

Дисперсии УНТ и наночастиц Ъх02 представляют интерес для получения керамических композитов, имеющих улучшенные по сравнению с обычными керамиками свойства и обладающих электронной проводимостью. Очень малый размер частиц Ъх02 и присутствие в композите УНТ способствует повышению в нем доли высокотемпературных модификаций Хх02 [88, 89]. Стабилизация УНТ в дисперсиях ранее была достигнута наночастицами Хх02 размером 5 - 10 нм [90], которые могут быть получены, в частности, при гидролизе триацетата циркония [91]. Дисперсии карбоксилированных углеродных нановолокон в водных растворах солей циркония удалось также выделить путем ионного обмена при определенных значениях кислотности [92]. Подобный процесс, как можно предполагать, был использован и авторами [93], поскольку они проводили взаимодействие растворов ZxOC\2 с УНТ, функциализованными смесью кислот.

Еще один способ создания стабильных дисперсий УНТ - применение ароматических соединений, которые способны взаимодействовать с УНТ за счет я-я-сопряжения. Изучено взаимодействие УНТ с полиароматическими соединениями (например, фульвовыми кислотами [94, 95]) и веществами с одним ароматическим кольцом такими, как Triton Х-100, октилбензол-сульфонат натрия, бутилбензолсульфонат натрия [96] и др. Диспергирование с помощью таких соединений не только УНТ, но одновременно и комплексов циркония явилось бы новым путем получения модифицированных композитов.

К простейшим ароматическим производным относятся бензойная кислота (СбН5СООН, БК) и бензоаты металлов, применение которых для получения дисперсий УНТ ограничено одной публикацией по бензоату натрия, проявляющему слабую диспергирующую способность [96].

1.5. Дисперсии углеродных нанотрубок и Triton Х-100

Нанесение покрытий из УНТ предполагает использование их устойчивых дисперсий. Покрытия получают несколькими методами: поливом подложки дисперсиями, медленным вытягиванием подложки из дисперсий, спинингованием (нанесением дисперсий на быстровращающийся диск), аэрографией дисперсий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Хыу Ван, 2013 год

Литература

1. J.M. Bonard, H. Kind, Т. Stockli, L.O. Nilsson. Field emission from carbon nanotubes: the first five years // Solid-State Electron. 2001. V. 45. P. 893-914.

2. R.H. Baughman, A.A. Zakhidov, W.A. de Heer. Carbon Nanotubes the route toward, applications // Science. 2002. V. 297. P. 787-792.

3. P. Avouris. Carbon nanotube electronics // Chem. Phys. 2002. V. 281. P. 429-445.

4. T.W. Odom, J.L. Huang, C.M. Lieber. Single-walled carbon nanotubes: from fundamental studies to new device concepts // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2002. V. 960. P. 203-215.

5. M. Daenen, R.D. de Fouw, B. Hamers, P.G.A. Janssen, K. Schouteden, M.A.J. Veld. The wondrous world of carbon nanotubes. A review of current carbon nanotube technologies / Eindhoven University of Technology. 2003. 93 p.

6. X. Yang, Y. Lu, Y. Ma, Z. Liu, F. Du, Y. Chen. DNA electrochemical sensorbased on an adduct of single-walled carbon nanotubes and ferrocene // J. Biotech. Lett. 2007. V. 29. № 11. P. 1775-1779.

7. Nanotubes: technology and directions. Business Communication Co. Inc. 2003. 280 p. [http://marketreportfinder.com/report/industry/chemicals_petrochemicals/ nanotubes_technology_and_directions741_9_3f.html#pagetop].

8. Э. Г. Раков. Нанотрубки и фуллерены / Университетская книга. М: Логос. 2006. 376 с.

9. Э.Г. Раков. Состояние производства углеродных нанотрубок и нановолокон // Российские нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 9-10. С. 84-88.

10. Э.Г Раков. Получение тонких углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом на носителе // Успехи химии. 2007. Т.76. № 1. С. 3-26.

11. К. Hata, D.N. Futaba, К. Mizuno, Т. Namai, М. Yumura, S. Iijima. Water-assisted highly efficient synthesis of impurity-free single walled carbon nanotubes // Science. 2004. V. 306. P. 1362-1364.

12. Е.Д. Грайфер, В.Г. Макотченко, А.С. Назаров, С.Дж. Ким, В.Е. Федоров. Графен: химические подходы к синтезу и модифицированию // Успехи химии. 2011. Т. 80. №8. С. 784-804.

13. K.S. Novoselov, А.К. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Electric field effect in atomically thin carbon films // Science. 2004. V. 306. P. 666-669.

14. K.S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T. J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, A. K. Geim. Two-dimensional atomic crystals // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 10451-104514.

15. J.C. Meyer, A.K. Geim, M.I. Katsnelson, K.S. Novoselov, T.J. Booth, S. Roth. The structure of suspended graphene sheets // Nature. 2007. V. 446. P. 60-63.

16. M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, L.G. Cangado, A. Jorio, R. Saito. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy // Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. V. 9. P. 1276-1291.

17. Z. Ni, Y. Wang, T. Yu, Z. Shen. Raman spectroscopy and imaging of graphene // Nano Res. 2008. V. 1. P. 273-291.

18. M.S. Dresselhaus, A. Jorio, M. Hofmann, G. Dresselhaus, R. Saito. Perspectives on carbon nanotubes and graphene Raman spectroscopy // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 751-1102.

19. J. Kim, F. Kim, J. Huang. Seeing graphene-based sheets // Mater. Today. 2010. V. 13. №3. P. 28-38.

20. M.J. Allen, V.C. Tung, R.B. Kaner. Honeycomb Carbon: A review of graphene // Chem. Rev. 2010. V. 110. P. 132-145.

21. A.K. Geim, K.S. Novoselov. The rise of graphene // Nat. Mater. 2007. V. 6. P. 183-192.

22. A.K. Geim. Graphene: Status and prospects // Science. 2009. V. 324. P. 1530-1534.

23. M. Eizenberg, J.M. Blakely. Carbon monolayer phase condensation on Ni(lll) // Surf. Sci. 1979. V. 82. P. 228-236.

24. T. Aizawa, R. Souda, S. Otani, Y. Ishizawa, C. Oshima. Anomalous bond of monolayer graphite on transition-metal carbide surfaces // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 64. P. 768-771.

25. C. Oshima, A. Nagashima. Ultra-thin epitaxial films of graphite and hexagonal boron nitride on solid surfaces // J. Phys.: Condens. Matter. 1997. V. 9. № 1. P. 1-20.

26. A.J. Van Bommel, J.E. Crombeen, A.Van Tooren. LEED and auger electron observations of the SiC(OOOl) surface // Surf. Sci. 1975. V. 48. P. 463-472.

27. K.S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S.Y. Lee, J.M. Kim, K.S. Kim, J.H. Ahn, P. Kim, J. Yhoi, B.H. Hong. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes//Nature (London). 2009. V. 457. P. 706-710.

28. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M.S. Dresselhaus, J. Kong. Large Area, Few-layer graphene films on arbitrary substrates by chemical vapor deposition // Nano Lett. 2009. V. 9. № 1. P. 30-35.

29. C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A.N. Marchenkov, E.H. Conrad, P.N. First, W. A. de Heer. Electronic confinement and coherence in patterned epitaxial graphene // Science. 2006. V. 312. P. 1191-1196.

30. K.S. Subrahmanyam, L.S. Panchakarla, A. Govindaraj, C.N.R. Rao. Simple Method of preparing graphene flakes by an arc-discharge method // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 4257-4259.

31. L. Zhi, K.M. Ullen. A bottom-up approach from molecular nanographenes to unconventional carbon materials // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. P. 1472-1484.

32. X. Yang, X. Dou, A. Rouhanipour, L. Zhi, H.J. Rader, K. Mullen. Two-dimensional graphene nanoribbons // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 4216-4217.

33. K.P. Loh, Q. Bao, P.K. Ang, J. Yang. The chemistry of graphene // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. P. 2277-2289.

34. S. Park, R.S. Ruoff. Chemical methods for the production of graphenes // Nat. Nanotechnol. 2009. V. 4. P. 217-224.

35. M.D. Stoller, S. Park, Y. Zhu, J. An, R.S. Ruoff. Graphene-based ultracapacitors //NanoLett. 2008. V. 8. № 10. P. 3498-3502.

36. G. Srinivas, Y. Zhu, R. Piner, N. Skipper, M. Ellerby, R. Ruoff. Synthesis of graphene-like nanosheets and their hydrogen adsorption capacity // Carbon. 2010. V. 48. P. 630-635.

37. С.Ю. Давыдов, А.Ю. Крюков, B.O. Геря, И.М. Извольский, Э.Г. Раков. Получение пластинчатого углеродного наноматериала с использованием MgO в качестве матрицы //Неорган. Материалы. 2012. Т. 48. № 3. С. 297-301.

38. L. Liu, Y. Qin, Z.X. Guo, D. Zhu. Reduction of solubilized multi walled carbon nanotubes // Carbon. 2003. V. 41. P. 331-335.

39. B.I. Rosario-Castro, E.J. Contés, M.E. Pérez-David, C.R. Cabrera. Attachment of single wall carbon nanotubes on platinum surfaces by self assembling techniques // Rev. Adv. Mater. Sci. 2005. V. 10. P. 381-386.

40. M.A. Hamon, J. Chen, H. Hu, Y. Chen, M.E. Itkis, A.M. Rao, P.C. Eklund, R.C. Haddon. Dissolution of single walled carbon nanotubes // Adv. Mater. 1999. V. 11. P. 834-840.

41. B.C. Satishkumar, A. Govindaraj, J. Mofokeng, G.N. Subbanna, C.N. Rao. Novel experiments with carbon nanotubes: opening, filling, closing and fimctionalization // J. Phys. 1996. V. 29. P. 4925-4934.

42. A. Kuznetsova, I. Popova, J.T. Yates, M.J. Bronikowski, C.B. Huffman, J. Liu, R.E. Smalley, H.H. Hwu, J.G.G. Chen. Oxygen-containing functional groups on single wall carbon nanotubes: NEXAFS and vibrational spectroscopic studies // J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. P. 10699-10704.

43. M.A. Hamon, H. Hu, P. Bhowmik, S. Niyogi, B. Zhao, M.E. Itkis, R.C. Haddon. End-group and defect analysis of soluble single walled carbon nanotubes // Chem. Phys. Lett. 2001. V. 347. P. 8-12.

44. D.B. Mawhiney, V. Naumenko, A. Kuznetsova, J.T. Yates, J. Liu, R.E. Smalley. Surface defect site density on single walled carbon nanotubes by titration // Chem. Phys. Lett. 2000. V. 324. P. 213-216.

45. J. Chen, A.M. Rao, S. Lyuksyutov, M.E. Itkis, M.A. Hamon, H. Hu, R.W. Cohn, P.C. Eklund, D.T. Colbert, R.E. Smalley, R.C.Haddon. Dissolution of full length single walled carbon nanotubes // J. Phys. Chem. 2001. V. 105. P. 2525-2528.

46. H. Hu, P. Bhowmik, B. Zhao, M.A. Hamon, M.E. Itkis, R.C. Haddon. Determination of the acidic sites of purified single walled carbon nanotubes by acid-base titration // Chem. Phys. Lett. 2001. V. 345. P. 25-28.

47. E. Farkas, M.E. Anderson, Z. Chen, A.G. Rinzler. Length sorting cut single wall carbon nanotubes by high performance liquid chromatography // Chem. Phys. Lett. 2002. V.363.P. 111-116.

48. J. Liu, A.G. Rinzler, H. Dai, J.H. Hafner, R.K.Bradley, P.J. Boul, A. Lu, T. Iverson, K. Shelimov, C.B. Huffman, F. Rodriguez-Macias, Y.S. Shon, T.R. Lee, D.T. Colbert, R.E. Smalley. Fullerene pipes // Science. 1998. V. 280. P. 1253-1255.

49. Y. Yang, J. Zhang, X. Nan, Z. Liu. Toward the chemistry of carboxylic singlewalled carbon nanotubes by chemical force microscopy // J. Phys. Chem. 2002. V. 106. P. 4139-4144.

50. Y. Yang, H. Zou, B. Wu, Q. Li, J. Zhang, Z. Liu. X. Guo, Z. Du. Enrichment of large-diameter single walled carbon nanotubes by oxidative acid treatment // J. Phys. Chem. 2002. V. 106. P. 7160-7162.

51. M.H. Al-Saleh, U. Sundararaj. Electromagnetic interference shielding mechanisms of CNT/polymer composite // Carbon 2009. V. 47. P. 1738-1746.

52. A.L. Higginbotham, P.G. Moloney, M.C. Waid, J.G. Duque, C. Kittrell, H.K. Schmidt, J.J. Stephenson, S. Arepalli, L.L. Yowell, J.M. Tour. Carbon nanotube composite curing through absorption of microwave radiation // Compos. Sci. Technol. 2008. V. 68. P. 3087-3092.

53. M. Zhang, S. Fang, A.A. Zakhidov, S.B. Lee, A.E. Aliev, C.D. Williams, K.R. Atkinson, R.H. Baughman. Strong, transparent, multifunctional, carbon nanotube sheets // Science. 2005. V. 309. P. 1215-1219.

54. C. Wang, T. Chen, S. Chang, S. Cheng, T. Chin. Strong carbon nanotube polymer bonding by microwave irradiation // Adv. Funct. Mater. 2007. V. 17. P. 1979-1983.

55. J.G. Duque, M. Pasquali, H.K. Schmidt. Antenna chemistry with metallic singer walled carbon nanotubes //J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 15340-15347.

56. J.W. Su, S. Gwo, K.J. Lin. Well-aligned multi-walled carbon nanotubes emitting natural white-light under microwave irradiation // Chem. Commun. 2009. V. 44. P. 6777-6779.

57. H. Hu, B. Zhao, M.E. Itkis, R.C. Hadddon. Nitric Acid Purification of single walled carbon nanotubes // J. Phys. Chem. 2003. V. 107. P. 13838-13842.

58. A. Buchsteiner, A. Lerf, J. Pieper. Water Dynamics in graphite oxide investigated with neutron scattering // J. Phys. Chem. B. 2006. V. 110. № 45. P. 22328-22338.

59. S. Pei, H.M. Chen. The reduction of graphene oxid // Carbon. 2011. V. 50. P. 3210-3228.

60. A. Lerf, H.Y. He, M. Forster, J. Klinowski. Structure of graphite oxide revisited // J. Phys. Chem. 1998. V. 102. P. 4477-4482.

61. K. Erickson, R. Erni, Z. Lee, N. Alem, W. Gannett, A. Zettl. Determination of the local chemical structure of graphene oxide and reduced graphene oxide // Adv. Mater. 2010. V. 22. P. 4467-4472.

62. D.R. Dreyer, S. Park, C.W. Bielawski, R.S. Ruoff. The chemistry of graphene oxide // Chem. Soc. Rev. 2010. V. 39. P. 228-240.

63. O.C. Compton, S.T. Nguyen. Graphene oxide, highly reduced graphene oxide, and graphene: versatile building blocks for carbon-based materials // Small. 2010. V. 6. P. 711-723.

64. W.S. Hummers Jr., E.O. Richard. Preparation of graphitic oxide // J. Am. Chem. Soc. 1958. V. 80. № 6. P. 1339-1339.

65. D.C. Marcano, D.V. Kosynkin, J.M. Berlin, A. Sinitskii, Z. Sun, A. Slesarev, L.B. Alemany, W.Lu, J.M. Tour. Improved synthesis of graphene oxide // ACS Nano. 2010. V. 4. № 8. P. 4806-4814.

66. K. Parvez , R. Li, S.R. Puniredd, Y. Hernandez, F. Hinkel, S. Wang, X. Feng, K. Müllen. Electrochemically exfoliated graphene as solution-processable, highly conductive electrodes for organic electronics // ACS Nano. 2013. V. 7. № 4. P. 3598-606.

67. S.H. Lee, S.D. Seo, Y.H. Jin, H.W. Shim, D.W. Kim. A graphite foil electrode covered with electrochemically exfoliated graphene nanosheets // J. Sei. Electro. Com. 2010. V. 12. P. 1419-1422.

68. W. Zhao, C. Song, P.E. Pehrsson. Water-soluble and optically pH-sensitive single walled carbon nanotubes from surface modification // J. Am. Chem. Soc. 2002. V. 124. P. 12418-12419.

69. Y.T. Shieh, G.L. Liu, H.H. Wu, C.C. Lee. Effects of polarity and pH on the solubility of acid-treated carbon nanotubes in different media // Carbon. 2007. V. 43. P. 1880-1890.

70. L. Zeng, L. Zhang, A. R. Barron. Aqueous solubility of functionalized single wall carbon nanotubes over a wide pH range through substituent chain length // Nano Lett. 2005. V. 5. P. 2001-2004.

71. Nguyen Huu Van, Luu Son Tung, E. G. Rakov. Solubility of functionalized carbon nanofibers in different aqueous media // Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2012. V. 20. P. 429-433.

72. C. J. Shih, S. Lin, R. Sharma, M.S. Strano, D. Blankschtein. Understanding the pH dependent behavior of graphene oxide aqueous solutions: A comparative experimental and molecular dynamics simulation study // Langmuir. 2012. V. 28. P. 235-241.

73. G.P. Rao. С. Lu, F. Su. Separat Sorption of divalent metal ions from aqueous solution by carbon nanotubes: A review // Purific. Technique. 2007. V. 58. P. 224-231.

74. L.M. Ravelo-Perez, A.V. Herrera, J. Hernandez-Borges, M.A. Rodríguez-Delgado. Ionic liquid based dispersive liquid-liquid microextraction for the extraction of pesticides from bananas // J. Chromatogr. A. 2010. V. 1217. № 16. P. 2618-2641.

75. C.A. Перевалов, C.E. Винокуров, Н.П. Молочникова, Г.В. Мясоедова, С.В. Мищенко, Б.Ф. Мясоедов // Радиохимия. 2009. Тез. Докл. 6 Росс. конф. по радиохимии. 12-16 окт. 2009. М.С. 136.

76. Нгуен Мань Тыонг. Получение углеродных нанотрубок и композиционных плёнок на их основе. Дисс. на соискание уч. степени кандидата техн. наук. РХТУ им. Д.И. Менделаеева. 2009.

77. S.S. Samal, SJ. Bal. Miner. Carbon nanotube reinforced ceramic matrix composites - A review // Mater. Charact. Eng. 2008. V. 7. № 4. P. 355-370.

78. J. Cho, A.R. Boccaccini, M.S.P. Shaffer. Ceramic matrix composites containing carbon nanotubes // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. P. 1943-1951.

79. A. Borelli, V.G. Rocha, R. Torrecillas, A. Fernández. Improvement of carbon nanofibers/Zr02 composites properties with a zirconia nanocoating on carbon nanofibers by Sol-gel method // J. Am. Chem. Soc. 201 l.V. 94. № 7. P. 2048-2052.

80. F. Lupo, R. Kalamakaran, C. Scheu, N. Grobert, M. Rühle. Microstructural investigations on Zirconium oxide - carbon nanotube composites synthesized by hydrothermal crystallization // Carbon. 2004. V. 42. P. 1995-1999.

81. Y. Shan, L. Gao. Synthesis and Characterization of Phase Controllable Zr02-Carbon Nanotube Nanocomposites // Nanotechnology. 2005. V. 16. P. 625-630.

82. J. Sun, L. Gao, M. Iwasa, T. Nakayama, K. Niihara. Failure investigation of carbon nanotube/3Y-TZP nanocomposites // Ceramics Int. 2005. V. 31. P. 1131-1134.

83. J.P. Zhou, Q.M. Gong, K.Y. Yuan, J.J. Wu, Y.F. Chen, C.S. Li, J. Liang. The effects of multiwalled carbon nanotubes on the hot-pressed 3 mol% yttria stabilized zirconia ceramics //J. Mater. Sci. Eng. A-Struct. 2009. V. 520. P. 153-157.

84. A. Datye, K.H. Wu, V. Monroy S. Kulkarni, S. Amruthaluri, H. T. Lin, J. Vleugels, K. Vanmeensel, W. Li, L. Kumari. Synthesis of Yttria stabilized Zirconia (3YTZP) multi walled nanotube (MWNTs) nanocomposite by direct ins growth of MWNTs on Zirconia particles // Ceram. Eng. Sci. Proc. 2010. V. 30. P. 39-51.

85. A.S. Ferlauto, D.Z. Deflorio, F.C. Fonseca, V. Esposito, R. Muccillo, E. Traversa, L.O. Ladeira. Chemical vapor deposition of multi walled carbon nanotubes from nickel/yttria-stabilized zirconia catalysts //Appl. Phys. A. 2006. V. 84. P. 271-276.

86. J. Dusza, G. Blugan, J. Morgiel, J. Kuebler, F. Inam, T. Peijs, M.J. Reece, V. Puchy. Hot pressed and spark plasma sintered Zirconia/Carbon nanofiber composites //J. Eur. Ceram. Soc. 2009. V. 29. P. 3177-3184.

87. J. Lu, J. B. Zang, S. X. Shan, H. Huang, Y. H. Wang. Synthesis and characterization of core-shell structural MWNT-Zirconia nanocomposites // Nano Lett. 2008. V. 8. P. 4070-4074.

88. T.J. Luo, T.X. Liang, C.S. Li. Stabilization of cubic zirconia by carbon nanotubes //Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 366. P. 206-209.

89. M. Bhagwat, V. Ramaswamy. Synthesis of nanocrystalline zirconia by amorphous citrate route: structural and thermal (HTXRD) // Mater. Res. Bull. 2004. V. 39. P. 1627-1640.

90. J. Zhu, M. Yudasaka, M. Zhang, S.J. Iijima. Dispersing carbon nanotubes in water: A noncovalent and nonorganic way // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 11317-11320.

91. S. Furumi, T. Uchikoshi, N. Shirahata, T.S. Suzuki, Y. Sakka. Aqueous dispersions of carbon nanotubes stabilized by zirconium acetate // J. Nanosci. Nanotechnol. 2009. V. 9. P. 662-665.

92. Нгуен Хыу Ван, Лыу Шон Тунг, Э.Г Раков. Ионообменная сорбция циркония функциализованными углеродными нановолокнами // Неорган, материалы. 2012. Т. 48. № 2. С. 172-174.

93. S.S. Ramamurthy, Y. Chen, М.К. Kalyan, G.N. Rao, J. Chelli, S. Mitra. Carbon nanotube-zirconium dioxide hybrid for defluoridation of water // J. Nanosci. Nanotechnol. 2011. V. 11. P. 3552-3559.

94. S.G. Wang, X.W. Liu, W.X. Gong, W. Nie, B.-Y. Gao, Q.-Y. Yue. Adsorption of fulvic acids from aqueous solutions by carbon nanotubes // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2007. V. 82. P. 698-704.

95. Z. Wang, M.D. Shirley, S.T. Meikle, R.L.D. Whitby, S.V. Mikhalovsky. The surface acidity of acid oxidised multi-walled carbon nanotubes and the influence of in-situ generated fulvic acids on their stability in aqueous dispersions // Carbon. 2009. V. 47. P. 73-79.

96. M.F. Islam, E. Rojas, D.M. Bergey, A. T. Johnson, A. G. Yodh. High weight fraction surfactantsolubilization of single wall carbon nanotubes in water // Nano Lett. 2003. V. 3. P. 269-273.

97. M. Meyyappan. Carbon Nanotubes: Science and Aplications // 2004. 304 p.

98. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, A.A. Jorio. Anusual properties and structure of carbon nanotubes //Rev. Mater. Res. 2004. V. 34. P. 247-278.

99. S. Reich, C. Thomsen, J. Maultzsch J. Carbon Nanotubes. Basic concepts and physical properties. Berlin: Wiley-VCH. 2004. 215 p.

100. L. Aryasomayajula, K.-J. Wolter. Carbon nanotube composites for electronic packaging applications: A Review // Nature. 2013. V. 2013. 296517. (http://dx.doi.org/10.1155/2013/296517).

101. N. Sinha, T.W. Yeow. Carbon nanotubes for biomedical applications // IEEE Trans. Nanobiosci. 2005. V. 4. № 2. P. 180-195.

102. О. Breuer, U. Sundararaj. Big Returns from Small Fibers: A review of polymer/carbon nanotube composites // Polymer Composites. 2004. V. 25. № 6. P. 630-645.

103. T. Lin, V. Bajpai, L. Dai. Chemistry of carbon nanotubes // Aust. J. Chem. 2003. V. 56. №7. P. 635-651.

104. E.G. Rakov. In: Nanomaterials Handbook. Ed. by Yu. Gogotsi. CRC. Taylor & Francis. 2006. P. 105-175.

105. И. В. Аношкин, О. С. Базыкина, Е. В. Ракова, Э. Г. Раков. Изучение водных дисперсий тонких многослойных углеродных нанотрубок // Ж. физ. химии. 2008. Т. 82. № 2. С. 254-257.

106. S. Niyogi, М.А. Hamon, Н. Ни, В. Zhao, P. Bhowmik, R. Sen, М.Е. Itkis, R.C. Haddon. Chemistry of single-walled carbon nanotubes // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. P. 1105-1113.

107. A. Hirsch. Functionalization of singer walled carbon nanotubes // Angew. Chem. Int. Edit. 2002. V. 41. P. 1853-1859.

108. J. Hilding, E.A. Grulke, Z.G. Zhang, F.J. Lockwood. Dispersion of carbon nanotubes in liquids // Disp. Sci. Technol. 2003. V. 24. P. 1-41.

109. X. Liu, J.L. Spencer, A.B. Kaiser, W.M. Arnold. Electric-field oriented carbon nanotubes in different dielectric solvents // Curr. Appl. Phys. 2004. V. 4. P. 125-128.

110. Z. Hongbing, C. Wenzhe, W. Minquan, Zhengchan, Zou Chunlin. Optical limiting effects of multi walled carbon nanotubes suspension and silica xerogel composite // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 382 P. 313-317.

111. N. Saran, K. Parikh, D.S. Suh, E. Munoz, H. Kolla, S.K. Manohar. Fabrication and Characterization of thin films of single walled carbon nanotube bundles on flexible plastic substrates // J. Amer. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 4462-4463.

112. Y. Wang, Z. Iqbal, S. Mitra. Rapidly Functionalized, Water-dispersed carbon nanotubes at high concentration // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 95-99.

113. Э.Г. Раков, Д.А. Гришин, Ю.В. Гаврилов. Морфология пиролитических углеродных нанотрубок с малым числом слое // Ж. физ. химии. 2004. Т. 78. С. 2204-2209.

114. S.S. Samal, S. Bal. Carbon nanotube reinforced ceramic matrix composites: A review // J. Miner. Mater. Charact. Engin. 2008 V. 7. № 4. P. 355-370.

115. A.R. Boccaccini, J. Cho, T. Subhani, C. Kaya, F. Kaya. Electrophoretic deposition of carbon nanotube-ceramic nanocomposites // J. Eur. Ceram. Soc. 2010. V. 30. № 12. P. 1115-1129.

116. J. Cho, A.R. Boccaccini, M.S.P. Shaffer. Ceramic matrix composites containing carbon nanotubes // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. P. 1934-1951.

117. P. Hvizdos, V. Puchy, A. Duszova, J. Dusza. Carbon nanofibers reinforced ceramic matrix composites. In: Nanofibers - production, properties and functional applications. T. Lin, ed. InTech. 2011. 458 p.

118. U.S. Shin, I.K. Yoon, G.S. Lee, W.C. Jang, J.C. Knowles, H.W. Kim. Carbon nanotubes in nanocomposites and hybrids with hydroxyapatite for bone replacements // J. Tissue Eng. 2011, Article ID. 674287. (doi: 10.4061/2011/674287).

119. S.J. Gill, A.M. Shobe, L.J. Hoppe-Weeks. Synthesis of cobalt oxide aerogels and nanocomposite systems containing single-walled carbon nanotubes // Scanning. 2009. V. 31. P. 132-138.

120. N.P. Padture. Multifunctional composites of ceramics and single walled carbon nanotubes // Adv. Mater. 2009. V. 21. P. 1767-1770.

121. A. Datye, K.H. Wu, G. Gomes, V. Monroy, H.-T. Lin, J. Vleugels, K. Vanmeensel. Synthesis, microstructure and mechanical properties of Yttria stabilized Zirconia (3YTZP) - Multi walled nanotube (MWNTs) nanocomposite by direct in-situ growth of MWNTs on Zirconia particles // Сотр. Sci. Technol. 2010. V. 70. P. 2086-2092.

122. G. Yamamoto, M. Omori, K. Yokomizo, T. Hashida. Mechanical properties and structural characterization of carbon nanotube/alumina composites prepared by precursor method//Diamond Rel. Mater. 2008. V. 17. P. 1554-1557.

123. Y. Chen, A. Samant, K. Balani, N.B. Dahotre, A. Agarwal. Effect of laser melting on plasma-sprayed aluminum oxide coatings reinforced with carbon nanotubes // Appl. Phys. A. 2009. V. 94. P. 861-870.

124. H.Z. Wang, X.D. Li, J. Ma, G.Li, T. Hu. Multi-walled carbon nanotube-reinforced silicon carbide fibers prepared by polymer-derived ceramic route // Composites. 2012. V. 43. P. 317-324.

125. J.M. Makar, J.J. Beaudoin. Carbon Nanotubes and Their application in the construction industry // 1st Int. Symp. Nanotechnol. Construct. Pausley, Scotland, June 22-25, 2003. P. 331-334.

126. L. Raki, J.J. Beaudoin, R. Alizadeh, J. Makar, T. Sato. Cement and concrete nanoscience and nanotechnology // Materials. 2010. V. 3. P. 918-942.

127. B. Han, X. Yu, J. Ou. Multifunctional and smart carbon nanotube reinforced cement-based materials. In: Nanotechnology Civil Infrastruct. A Paradigm Shift. Ed. by K. Gopalakrishnan, B. Birgisson, P. Taylor, N.O. Attoh-Okine. Springer. 2011. P. 1-47.

128. S.J. Chen, F.G. Collins, A.J.N. Macleod, Z. Pan, W.H. Duan, C.M. Wang. Carbon nanotube-cement composites: A retrospect // The IES Journal. 2011. V. 4. №. 4. P. 254-265.

129. K. Wille, K.J. Loh. Nano-Engineering Ultra-High Performance Concrete with Multi-Walled Carbon Nanotubes // J. Transp. Res. Rec. 2010. V. 2142. P. 119-126.

130. G.Y. Li, P.M. Wang, X. Zhao. Mechanical behavior and microstructure of cement composites incorporating surface-treated multi walled carbon nanotubes // Carbon. 2005. V. 43. P. 1239-1245.

131. A. Cwirzen, К.Н. Cwirzen, V. Penttala. Surface decoration of carbon nanotubes and mechanical properties of cement/carbon nanotube composites // Adv. Cem. Res.

2008. V. 20. P. 65-73.

132. P.R. Mudimela, L.I. Nasibulina, A.G. Nasibulin, A. Cwirzen, M. Valkeapaa, K.H. Cwirzen, J.E.M. Malm, M.J. Karppinen, V. Penttala, T.S. Koltsova, O.Y. Tolochko, E.I. Kauppinen. Synthesis of carbon nanotubes and nanofibers on silica and cement matrix materials // J. Nanomater. 2009. V. 2009. P. 1-4. Article ID. 526128. (http://dx.doi.org/10.1155/2009/526128).

133. S. Musso, J.M. Tulliani, G. Ferro, A. Tagliaferro. Influence of carbon nanotubes structure on the mechanical behavior of cement composites // Сотр. Sci. Technol.

2009. V. 69. P. 1985-1990.

134. A. Chaipanich, T. Nochaiya, W. Wongkeo, P. Torkittikul. Compressive strength and microstructure of carbon nanotubes-fly ash cement composites // Mater. Sci. Eng.

2010. V. 527. P. 1063-1067.

135. M.S. Konsta-Gdoutos, Z.S. Metaxa, S.P. Shah. Multi-scale mechanical and fracture characteristics and early-age strain capacity of high performance carbon nanotube/cement nanocomposites // Cem. Concr. Compos. 2010. V. 32. P. 110-115.

136. T. Nochaiya, P. Torkidtikul, P. Singjai, A. Chaipanich. Microstructure and Characterizations of Portland-Carbon Nanotubes Pastes // Adv. Mater. Res. 2008. V. 55. P. 549-552.

137. T. Nochaiya, A. Chaipanich. Behavior of multi-walled carbon nanotubes on the porosity and microstructure of cement-based materials // Appl. Surf. Sci. 2010. V. 57. P. 1941-1945.

138. А.А. Лушникова, M.A. Соковикова, И.А. Пудов, Г.И. Яковлев, Г.Н. Первушин, А. Корженко. Формирование структуры и свойств бетонов, модифицированных дисперсными добавками // Строит, материалы. 2011. № 2. С. 47-51.

139. Л.И. Насибулина, П.Р. Мудимела, А.Г. Насибулин, Т.С. Кольцова, О.В. Толочко, Э.И. Кауппинен. Синтез однослойных углеродных нанотрубок аэрозольным методом // Вопр. материаловедения. 2010. № 3. С. 121-130.

140. В.В. Голубков, Е.Н. Потапова, Э.Г. Раков. Способы введения углеродных нановолокон в цементную матрицу / В сб.: Научная сессия НИЯУИ МИФИ-2012. Аннотации докладов. 2012. Т. 1. С. 186.

141. Z.S. Metaxa, J.W.T. Seo, M.S. Konsta Gdoutos, M.C. Hersam, S.P. Shah. Highly concentrated carbon nanotube admixture for nano-fiber reinforced cementitious materials // Cement Concrete Composites. 2012. V. 34. P. 612-617.

142. B.M. Tyson, R.K. Abu Al-Rub, A. Yardanbakhsh, Z. Grasley. Carbon nanotubes and carbon nanofibers for enhancing the mechanical properties of nanocomposite cementitious materials // J. Mater. Civil Eng. 2011. V. 23. P. 1028-1035.

143. C. Gay, F. Sanchez. Performance of carbon nanofibers/cementitious composites with a high-range water-reducer // J. Transp. Res. Board. 2010. V. 2142. P. 109-113.

144. J.M. Makar, G.W. Chan. Growth of cement hydration products on single walled carbon nanotubes // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 92. P. 1303-1310.

145. A. Cwirzen, K. Habermehl-Cwirzen, V. Penttala. Surface decoration of carbon nanotubes and mechanical properties of cement/carbon nanotube composites // Adv. Cem. Res. 2008. V. 20. P. 65-73.

146. G.Y. Li, P.M. Wang, X. Zhao. Mechanical behavior and microstructure of cement composites incorporating surface-treated multi walled carbon nanotubes // Carbon. 2005. V. 43. P. 1239-1245.

147. X. Yao, C. Wu, A. Du, J. Zou, Z. Zhu, P. Wang, H. Cheng, S. Smith, G. Lu. Metallic and carbon nanotubes-catalysed coupling of hydrogenation in magnesium // J. Am. Chem. Soc. 2007. V. 129. P. 15650-15654.

148. H. Dieringa. Properties of magnesium alloys reinforced with nanoparticles and carbon nanotubes: a review // J. Mater. Sci. 2011. V. 46. P. 289-306.

149. S.R. Bakshi, D. Lahiri, A. Agarwal. Carbon nanotube reinforced metal matrix composites - a review // Internat. Mater. Rev. 2010. V. 55. P. 41-64.

150. A. Agarwal, S.R. Bakshi, D. Lahiri. Carbon nanotubes: Reinforced metal matrix composites. CRC. 2010. 325 p.

151. K. Chu, Q. Wu, C. Jia, X. Liang, J. Nie, W. Tian, G. Gai, H. Guo. Fabrication and effective thermal conductivity of multi-walled carbon nanotubes reinforced Cu matrix composites for heat sink applications // Comp. Sei. Technol. 2010. V. 70. P. 298-304.

152. W. Daoush, B.K. Lim, C.B. Mo, D.H. Ham, S.H. Hong. Electrical and mechanical properties of carbon nanotube reinforced copper nanocomposites fabricated by electroless deposition process // Mater. Sei. Engin. 2009. V. 513. P. 247-253.

153. W.M. Daoush. Processing and characterization of CNT/Cu nanocomposites by powder technology // Powder Metall. Met. Ceram. 2008. V. 47. P. 531-537.

154. P. Quang, Y.G. Jeong, S.C. Yoon, S.I. Hong, S.H. Hong, H.S. Kim. Carbon nanotube reinforced metal matrix nanocomposites via equal channel angular pressing //Mater. Sei. Forum. 2007. V. 245. P. 534-536.

155. W.X. Chen, J.P. Tu, L.Y. Wang, H.Y. Gan, Z.D. Xu, X.B. Zhang. Tribological application of carbon nanotubes in a metal-based composite coating and composites // Carbon. 2003. V. 41. P. 215-222.

156. S.M. Uddin, T. Mahmud, C. Wolf, C. Glanz, I. Kolaric, M. Hulman, E. Neubauer, S. Roth. Thermal expansion co-efficient of nanotube-metal composites //Phys. Stat. Solidi. B. 2009. V. 246. P. 2836-2839.

157. T. Laha, Y. Liu, A. Agarwal. Carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite via plasma and high velocity oxy-fuel spray forming // J. Nanosci. Nanotechnol. 2007. V. 7. P. 515-524.

158. T. Laha, A. Agarwal. Effect of sintering on thermally sprayed carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite // Mater. Sci. Engin. 2008. V. A480. P. 323-332.

159. S. Arai, M. Endo, T. Sato, A. Koide. Cu-MWCNT Composite films fabricated by electrodeposition electrochemical/chemical deposition and etching // Electrochem. Soc. 2006. V. 9. P. 131-133.

160. S. Salimi, H. Izadi, A.P. Gerlich. Fabrication of an aluminum-carbon nanotube metal matrix composite by accumulative roll-bonding // J. Mater. Sci. 2011. V. 46. №2. P. 409-415.

161. A.I. Najafabadi, T. Yamada, D.N. Futaba, M. Yudasaka, H. Takagi, H. Hatori, S. Iijima, K. Hata. High-Power Supercapacitor electrodes from single walled carbon nanohorn/nanotube composite // ACS Nano. 2011. V. 5. P. 811-819.

162. P.J. King, U. Khan, M. Lotya, S. De, J.N. Coleman. Improvement of transparent conducting nanotube films by addition of small quantities of graphene // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 4238-4246.

163. T. K. Hong, D.W. Lee, Hyun Jung Choi, Hyeon Suk Shin and Byeong-Su Kim. Transparent, Flexible conducting hybrid multilayer thin films of multiwalled carbon nanotubes with graphene nanosheets // ACS Nano. 2010. V. 4. P. 3861-3868.

164. D.H. Lee, J.E. Kim, T.H. Han, J.W. Hwang, S. Jeon, S.-Y. Choi, S. H. Hong, W.J. Lee, R.S. Ruoff, S.O. Kim. Versatile carbon hybrid films composed of vertical carbon nanotubes grown on mechanically compliant graphene films // Adv. Mater. 2010. V. 22. P.1247-1252.

165. Z. Fan, J. Yan, L. Zhi, Q. Zhang,T. Wei, J. Feng, M. Zhang, W. Qian, F. Wei. A three-dimensional carbon nanotube/graphene sandwich and its application as electrode in supercapacitors //Adv. Mater. 2010. V. 22. P. 3723-3728.

166. Z.J. Fan, J. Yan, T. Wei, G.-Q. Ning, L.-J.Zhi, J.-Ch. Liu, D.-X. Cao, G.-L. Wang, F. Wei. Nanographene-constructed carbon nanofibers grown on graphene

sheets by chemical vapor deposition: High-performance anode materials for lithium ion batteries // ACS Nano. 2011. V. 5. № 4. P. 2787-2794.

167. J. Zhao, Q. Guo, J. Shi, L. Liu, J. Jia, Y. Liu, H.g Wang. Carbon nanotube growth in the pores of expanded graphite by chemical vapor deposition // Carbon. 2009. V. 47. P. 1747-1751.

168. C. Chuang, W.-L. Liu, W.-J. Chen, J.-H. Huang. Growth of graphite film over the tops of vertical carbon nanotubes using Ni/Ti/Si substrate // Int. J. Miner. Metall. Mater. 2009. V. 16. P. 128-132.

169. H.Y. Jung, S.M. Jung, J.S. Suh. Horizontally aligned single-walled carbon nanotube field emitters fabricated on vertically aligned multi-walled carbon nanotube electrode arrays // Carbon. 2008. V. 46. P. 1345-1349.

170. B. Wu, Q-M. Gong, J-J. Wu, H.-H. Song, J. Liang. Densification of in situ prepared mesocarbon microbead/carbon nanotube composites by hot-press sintering // Trans. Nonfer. Met. Soc. China. 2009. V. 19. P. 646-651.

171. C.M. Leroy, F. Cam, R. Backov, M. Trinquecoste, P. Delhaes. Multiwalled carbon nanotube based carbon foams // Carbon. 2007. V. 45. P. 2317-2320.

172. T. Bordjiba, M. Mohamedi, L.H. Dao. Synthesis and electrochemical capacitance of binderless nanocomposite electrodes formed by dispersion of carbon nanotubes and carbon aerogels // J. Power Source. 2007. V. 172. P. 991-998.

173. M.A. Worsley, J.H. Satcher, Jr. Baumann, T.F. Baumann. Synthesis and characterization of monolithic carbon aerogel nanocomposites containing double walled carbon nanotubes // Langmuir. 2008. V. 24. P. 9763-9766.

174. T. Bordjiba, M. Mohamedi, L.H. Dao. Charge storage mechanism of binderless nanocomposite electrodes formed by dispersion of CNTs and carbon aerogels // J. Electrochem. Soc. 2008. V. 155. P. A115-A124.

175. M.A. Worsley, P.J. Pauzauskie, S.O. Kucheyev, J.M. Zaug, A.V. Hamza, J.H. Satcher Jr. Baumann, T.F. Baumann. Properties of single walled carbon

nanotube-based aerogels as a function of nanotube loading // Acta Mater. 2009. V. 57. P. 5131-5136.

176. M.A. Worsley, S.O. Kucheyev, J.H. Satcher, A.V. Hamza, T.F. Baumann. Mechanically robust and electrically conductive carbon nanotube foams // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. 073115. (http://dx.doi.org/10.1063/L3086293).

177. T. Bordjiba, M. Mohamedi. Molding versus dispersion: effect of the preparation procedure on the capacitive and cycle life of carbon nanotubes aerogel composites // J. Solid State Electrochem. 2011. V. 15. P. 765-771.

178. D.J. Kim, J.-W. Park, J.-S. Kim, K.-K.Cho, K.-W. Kim, J.-H. Ahn, M.-K. Jo, H.-J. Choi, D.-H. Bae, H.-J. Ahn. The electrochemical properties of lithium/sulfur cell using sulfur-carbon nanotubes composite // J. Nanosci. Nanotechnol. 2011. V. 11. P. 484-488.

179. Э.Г. Раков, Д.А. Гришин, Ю.В. Гаврилов, E.B. Ракова, А.Г. Насибулин, X. Джиан, Е.И. Кауппинен. Морфология пиролитических углеродных нанотрубок с малым числом слоев // Ж. физ. химии. 2004. Т. 78. № 12. С. 2222-2227.

180. Нгуен Чан Хунг. Получение нанокомпозитов оксида циркония с углеродными нанотрубками и нановолоками. Дисс. на соискание уч. степени кандидата техн. наук. РХТУ им. Д.И. Менделаеева. 2009.

181. C.Y. Su, A.Y. Lu, Y. Xu, F.-R. Chen, A.N. Khlobystov, L.-J. Li. High-quality thin graphene films from fast electrochemical exfoliation // ACS Nano. 2011. V. 5. P. 2332-2339.

182. X. Ren, C. Chen, M. Nagatsu, X. Wang. Carbon nanotubes as adsorbents in environmental pollution management: A review // Chem. Engin. J. 2011. V. 170. №2. P. 395-410.

183. Y.T. Shieh, G.L. Liu, H.H. Wu, C.C. Lee. Effects of polarity and pH on the solubility of acid-treated carbon nanotubes in different media // Carbon. 2007. V. 45. P. 1880-1890.

184. Сертификат фирмы Shun Chia Industrial Company Limited. (Triton Nonionic Surfactant X-100).

185. K. Yang, Z.L. Yi, Q.F. Jing, R.L. Yue, W. Jiang, D.H. Lin. Sonication-assisted dispersion of carbon nanotubes in aqueous solutions of the anionic surfactant SDBS: The role of sonication energy // Chinese Sci. Bull. 2013. V. 58. P. 2082-2090.

186. J.C. Farmer, D.V. Fix, G.V. Mack, R.V. Pekala, J.F. Poko. Capacitive deionization of NaCl and NaN03 solutions with carbon aerogel electrodes // J. Electrochem. Soc. 1996. V. 143. P. 159-169.

187. H. Li, L. Zou, L. Pan, Z. Sun. Environ. Novel graphene-like electrodes for capacitive deionization // Sci. Technol. 2010. V. 44. P. 8692-8697.

188. G.W.C. Milner, P.J. Phennan. A volumetric procedure for the determination of zirconium in its binary alloys with uranium // Analyst. 1954. V. 79. P. 475-482.

189. A.C. Mukherji. Gravimetric Determination of Zirconium and Hafnium by Aromatic Carboxylic Acids. //Anal. Chem. 1964. V. 36. P. 1064-1066.

190. W. Lewandowski. Effect of heavy metals on the aromatic system of benzoic acid //Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1988. V. 17. P. 131-138.

191. K. Zhang, J. Yuan, L. Yuan, J. Sun. Hydrothermal synthesis and thermal decomposition mechanism of alkaline earth benzoates // Wuhan Univ J. Nat. Sci. 1999. V.4.P. 89-94.

192. R.C. Paul, O.B. Baidya, R.C. Kumar, R. Kapoor. Zirconium(IV) carboxylates // Aust. J. Chem. 1976. V. 29. P. 1605-1607.

193. Д.А. Зюзин, E.M. Мороз, A.C. Иванова, A.H. Шмаков, Г.Н. Кустова. Локальная структура аморфных и высокодисперсных гидроксидов и оксидов циркония // Кинетика и катализ. 2004. Т. 45. № 5. С. 780-783.

194. Nguyen Huu Van, Luu Son Tung, E. G. Rakov. Solubility of Functionalized Carbon Nanofibers in Different Aqueous Media // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostruct. 2012. № 20. C. 429-433.

195. M.F. Islam, E. Rojas, D.M. Bergey, A.T. Johnson, A.G. Yodh. High weight fraction surfactant solubilization of single wall carbon nanotubes in water // Nano Lett. 2003. V. 3. P. 269-273.

196. V. Tohver, J.E. Smay, A. Braem, P.V. Braun, J.A. Lewis. Nanoparticle halos: A new colloid stabilization mechanism // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001. V. 98. P. 8950-8954.

197. J. Zhu, M. Yudasaka, M. Zhang, S.J. Iijima. Dispersing Carbon Nanotubes in Water: A Noncovalent and Nonorganic Way // J. Phys. Chem. 2004. V. 108. P. 11317-11320.

198. C. Walther, J. Rothe, M. Fuss, S. Buchner, S. Koltsov, T. Bergmann. Investigation of polynuclear Zr(IV) hydroxide complexes by nanoelectrospray mass-spectrometry combined with XAFS // Anal. Bioanal. Chem. 2007. V. 388. P. 409-431.

Выражаю свою благодарность профессору В. Л. Збарскому (кафедра химии и технологии органических соединений азота), к. х. н. С. В. Савилову (МГУ им. М. В. Ломоносова) за проведение ряда физико-химических измерений наших образцов, студентам Лыу Шон Тунгу, Е. В. Фадеевой, Ву Куанг Туану, П. П. Кудрину за помощь в проведении части экспериментов, а также сотрудникам ООО Глобал СО за предоставление углеродных материалов и измерения удельной поверхности.