Исследование созданных на основе углеродных наноструктур композиционных материалов, обладающих специальными, в том числе химическими свойствами (промежуточный)

Представлены результаты по третьему этапу работ по теме «Исследование созданных на основе углеродных наноструктур композиционных материалов, обладающих специальными, в том числе химическими, свойствами». На первом этапе работы при исследовании методов создания и областей применения композиционных материалов с управляемой пористостью, теплопроводностью были получены и изучены углеродные нанотрубки на поверхности цеолита; на углеродном волокне; собственно CNT, а также включающие цинк композиты с цеолитом и оксидом алюминия. В рамках второго этапа работы рассмотрены системы с введением в композит меди, а также новые материалы, включающие многослойные графены, получаемые методом эксфолиации. Для включающих такой графен носителей и катализаторов изучены теплопроводность, текстурные и сорбционные свойства, морфология поверхности, фазовый состав. С целью создания устойчивого к возможным локальным перегревам композитного материала с перколяционной сетью из высокотеплопроводного, но способного к сильно экзотермической реакции окисления водой металла, проведено модифицирование поверхностной оксидной плёнки с помощью газофазного озонирования при генерировании озона из воздуха под действием мощного УФ-облучения. Получена прочная сплошная плёнка оксида алюминия, при этом теплопроводность композита остаётся высокой, обеспечивающей повышенную каталитическую активность в синтезе Фишера-Тропша. На третьем этапе проводимого комплексного исследования изучены пористость, теплопроводность и прочностные свойства в зависимости от условий таблетирования композитов на базе графеноподобных структур, которые, в отличие от хорошо экструдируемых алюмокислородных систем, технологически более эффективно формуются при таблетировании. Потенциально привлекательные свойства углеродсодержащих структур в качестве систем, создающих перколяционную теплопроводящую сеть, а также добавок, существенно меняющих механические свойства конструкционных композитов, побудили к проведению ряда дополнительных исследований, включающих синтез и изучение нанотрубок. Полученные из одноатомных спиртов углеродные нанотрубки использованы для армирования полимеров; их поверхностные свойства после плакирования фулеренами и состояние остаточного после синтеза УНТ железа (катализатора роста) исследованы рядом физико-химических методов. Входящие в состав катализаторов синтеза Фишера-Тропша компоненты обладают разными сорбционными свойствами и химией поверхности, что ведёт к различающемуся влиянию образующейся в данном процессе воды на протекание целевых реакций синтеза углеводородов. Поэтому с целью формулирования требований к желательной поверхности и структуре композитов, в рамках третьего этапа проекта было исследовано влияние воды на вторичные реакции превращения углеводородов для модельных кобальт-цеолитных систем.