АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Сырье для производства пека и способы его получения 10
1.1.1 Сырье для получения пеков 10
1.1.2 Технология получения пеков 11
1.2 Каменноугольный пек 11
1.2.1 Физико-химические свойства пека 12
1.2.2 Химический состав и структура пека 16
1.3 Сланцевый пек как заменитель каменноугольного пека 18
1.4 Применение пеков 23
1.5 Зарубежные результаты изучения модифицированных углеродсодержащих
материалов 24
1.5.1 Влияние микропористости и химии поверхности на характеристики
азотосодержащего активированного пека 24
1.5.2 Графен допированный азотом: эффективный рост, структура и
электронные свойства 25
1.5.3 Синтез и свойства новых наноструктурированных углеродных материалов,
легированных азотом, полученных путем пропитывания мезопористой матрицы кремнеземов аминосахарами 25
1.5.4 Электронные свойства графитовых хлопьев, легированных азотом 26
1.5.5 Структура и электропроводность углеродных нановолокон, легированных
азотом 27
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Объект исследования и методика синтеза углеродсодержащих образцов,
допированных азотом 29
2.2 Определение фазового состава 32
2.3 Исследование структуры образцов и анализ элементного состава 32
2.4 Метод измерения электропроводности углеродных материалов 33
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 35
3.1 Результаты анализа потери массы образцов после термообработки 35
3.2 Результаты изучения фазового состава 39
3.3 Анализ структуры образцов и их элементного состава 41
3.4 Результаты изучения электропроводности углеродных материалов 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 53
Углеродные материалы, допированые азотом, представляют особый интерес с точки зрения, как фундаментальных, так и прикладных исследований. Два компонента таких материалов - углерод и C3N4- уже хорошо изучены в различных формах, однако могут проявлять особые физические свойства при их взаимодействии. Перспективным подходом для воздействия и контроля электронных свойств графита является допирование гетероатомами, подобный подход разработан для технологий, основанных с применением кремния. Атом азота содержит один дополнительный электрон и при замене атома углерода на атом азота в решетке графита могут проявиться новые электронные свойства. Получение промежуточных C-N соединений не может быть осуществлено посредством удобного керамического способа путем термической обработки углерода и смеси C3N4, так как разложение нитрида углерода начинается при
500.. . 600 °C [1], намного раньше, чем любая значительная реакция с углеродом.
Азот, введенный в углеродные материалы, придает им ряд важных свойств, в том числе: при использовании в качестве электродов увеличивает емкость суперконденсаторов, увеличивает емкость аккумуляторов, увеличивает селективность при разделении газовых смесей, увеличивает электропроводность.
Углерод, допированный азотом, был изготовлен различными способами, но большинство из образцов были получены в виде аморфных материалов с относительно низким содержанием N 1.15 масс.%, как резюмировано в обзорах [2]. Синтез объемного C3N4 обычно осуществляют путем термолиза различных продуктов, таких как меламин, мочевина, тиомочевина, дицианамид при 450...600°C [1]. Меламин обычно способствует образованию более чистого и лучше кристаллизованного продукта с более высоким выходом. С другой стороны, хорошо известный способ получения графитоподобного кокса состоит из медленного термолиза каменноугольных пеков или нефтяных пеков при
500.. .1000 °С. Тем не менее, метод массового производства углеродов,
допированных азотом, из пека и меламина, практически не изучен.
На основе проведенного литературного обзора определили цель работы - систематизированное исследование фазового состава и удельного сопротивления материалов, полученных термолизом меламина, смешанного сосланцевым пеком.
Определены задачи работы:
1 Разработка методики синтеза углеродсодержащих образцов, допированных азотом;
2 Исследование структуры образцов и анализ элементного состава;
3 Определение фазового состава;
4 Изучение электропроводности углеродных материалов.
По результатам проведенных исследований подготовлена к опубликованию статья.
В результате проведенной работы разработана методика синтеза углеродных материалов, допированных азотом. Выявлены особенности физико-химических свойств образцов (морфология, элементный состав иэлектропроводность), которые характеризуют его как перспективный материалом для производства суперконденсаторов, батарей и топливных элементов, анодов для получения пероксида водорода, селективных адсорбентов, газовых сенсоров.
По результатам работы подготовлена к опубликованию статья.
