CC BY
70
УДК 539.3
РОСТ НИКЕЛЕВЫХ КРИСТАЛЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
© Ю.И. Головин, Д.Ю. Головин, А.Г. Ткачев1*, А.В. Шуклинов,
Р.А. Столяров, В.М. Васюков, Л.Е. Поляков
НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Россия, е-mail: golovin@tsu.tmb.ru ООО «Тамбовский инновационно-технологический центр машиностроения»,
Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Россия, е-mail: postmaster@kma.tstu.ru
Ключевые слова: углеродные нанотрубки; никель; наночастицы; сканирующая электронная микроскопия.
В работе исследовался процесс зарождения и роста никелевых кристаллов на углеродных нанотрубках (УНТ). Рост кристаллов на УНТ происходил в процессе гальванохимического осаждения никеля. Был определен тип нуклиа-ции и исследованы зависимости размера кристаллов никеля от времени осаждения при плотностях тока 5 А/дм2 и 0,5 А/дм2.
Цель работы заключалась в изучении процесса зарождения и роста частиц никеля на углеродных нанотрубках.
В работе использовали многостенные УНТ, которые имели длину —5—10 мкм и диаметр ~ 20-50 нм.
УНТ зарегистрированы под торговой маркой «Таунит» и производятся в ООО «Тамбовский инновационнотехнологический центр машиностроения», г. Тамбов.
На полированную и обезжиренную в 80 % растворе NaOH поверхность катода наносили водную суспензию нанотрубок (100 мг/л). Дезагрегация нанотрубок в воде осуществлялась с помощью ультразвукового дисперга-тора мощностью 2 кВт при частоте колебаний 22 кГц.
После высыхания воды на поверхности катода оставались УНТ, на которые впоследствии гальванохимически наносили никель.
Исследование микроструктуры, морфологии и размеров никелевых кристаллов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа NEON 40 фирмы Carl Zeiss, Германия.
Осаждение Ni происходило как на подложке, так и на УНТ. Морфология никелевых частиц представлена на рис. 1. Из рисунка видно, что никель не гомогенно покрывает УНТ, а высаживается в виде частиц сферической формы, предположительно на особенностях (дефектах) поверхности УНТ (рис. 1, а). Следовательно, можно заключить, что характер нуклиации - гетерогенный. В процессе роста никелевые частицы «охватывают» УНТ, образуя шарообразную частицу с УНТ в центре. По мере увеличения диаметра d частицы смыкаются своими краями, полностью покрывая УНТ никелем. В результате получается контролируемая композиционная структура из никеля и нанотрубок.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: характер нуклиации частиц никеля на УНТ - гетерогенный, частицы Ni имеют сферическую форму и «обволакивают» УНТ, размер частиц Ni пропорционален времени осаждения.
БЛАГОДАРНОСТИ: Научно-исследовательская работа проведена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, а также при поддержке гранта «Carl Zeiss».
Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.
Golovin Yu.I., Golovin D.Yu., Tkachev A.G., Shuklinov A.V., Stolyarov R.A., Vasyukov V.M., Polyakov L.E. Growth of nickel crystal on carbon nanotubes
In work process of origin and growth of nickel crystals on carbon nanotubes (CNT) was investigated. Growth of crystals on CNT occurred in process galvanic sedimentation of nickel. The type nucleation has been defined and dependences of the size of crystals of nickel on sedimentation time are investigated at density of a current 5 А/dm2 and 0.5 А/dm2.
Key words: carbon nanotube; nickel; nanoparticles; scanning electron microscopy.
