Способы получения фуллеренов и углеродных нанотрубок презентация

Сегодня учёные придумали много способов получения фуллеренов и нанотрубок из графита. У всех этих способов есть одна общая черта: нанотрубки и фуллерены образуются из графита при очень высокой температуре.
Первый способ называется «электродуговое распыление графита». Именно этим способом в 1991 году были получены первые нанотрубки.
В закрытой камере между двумя графитовыми стержнями пропускают электрический разряд. Температура пламени между стержнями поднимается до более чем 4000 градусов. Стенки камеры и один графитовый стержень охлаждают водой. Графит с поверхности второго нагретого до высокой температуры стержня испаряется и оседает в охлаждённых участках камеры.
Электродуговое распыление графита

Берут длинную кварцевую трубку, в которой помещают графитовую мишень, а за графитовой мишенью размещают охлаждаемую площадку. Трубку размещают в печке, которую нагревают до 1000 градусов. Графитовую мишень облучают лазерным лучом диаметром около полутора миллиметров. При облучении частички графита уносятся с поверхности мишени на площадку. Среди наночастиц графита, оказавшихся на площадке, обнаруживаются фуллерены и нанотрубки.
Лазерный метод получения фуллеренов и нанотрубок имеет очень важную для учёных особенность: меняя мощность лазерного луча, можно получать нанотрубки разного диаметра.
Лазерное испарение графита
Второй способ известен под названием «лазерное испарение графита».

Газовую смесь, содержащую углерод, пропускают через кварцевую трубку, помещённую в печь, которая нагрета до температуры 1000 градусов. В трубке находится специальный керамический сосуд с металлическим порошком. Газ, встретившись с металлическим порошком, вступает с ним в химическую реакцию. В результате неё на поверхности металлического порошка образуются фуллерены и нанотрубки с внутренним диаметром до 10 нанометров и длиной до нескольких десятков тысяч нанометров. Размеры нанотрубок сильно зависят от условий, при которых протекала химическая реакция, — от времени реакции, температуры, давления, сорта газа и так далее.
Третий способ — метод химического осаждения из пара. Он самый практичный и популярный из ныне известных.
Метод химического осаждения из пара

Получение фуллеренов и нанотрубок методом химического осаждения из пара в последнее время активно развивается ещё и потому, что при этом методе образуется большое число одинаковых фуллеренов и нанотрубок.
Но как отделить полученные фуллерены и нанотрубки от сажи, частичек графита, а в случае метода химического осаждения из пара — от частиц металлов?
Для этого учёные применяют различные методы очистки: механические (фильтрация, обработка ультразвуком) и химические (промывание в различных реактивах, нагревание).
Учёные продолжают поиски самого экономически выгодного способа получения фуллеренов и углеродных нанотрубок, который позволит производить их не только в больших количествах, но и без лишних примесей.

Обычно кластеры делят на газовые и твердотельные. Газовые кластеры состоят из частиц вещества, которое в обычных условиях является газом. Чтобы получить газовые кластеры, надо резко охладить газ, желательно при высоком давлении.
Для получения твердотельных кластеров поверхность твердого тела подвергают воздействию лазерного луча или пучка заряженных частиц (электронов, ионов) с большой кинетической энергией. С поверхности материала при этом вылетает некоторое количеств макроскопических капель, отдельных частиц и кластеров разного размера. Затем кластеры направляют в специальный прибор — масс-спектрометр, позволяющий определить их распределение по массам, т. е. по число частиц в кластере.
Методы получения кластеров.