«Поиск новых реагентов для обработки углеродных материалов необходим для решения нескольких ключевых проблем. Традиционно используемые агрессивные кислоты, такие как серная, соляная, могут разрушать структуру углеродных нанотрубок и приводить к значительным потерям материала в процессе окисления — до 50%. Наша основная задача — найти мягкий способ обработки. Это даст возможность не только минимизировать деструктивные потери, но и проводить процесс обработки при более низких температурах, что сократит расход тепла и снизит энергозатраты», — рассказал профессор кафедры химии и химической технологии НГТУ НЭТИ доктор химических наук Александр Баннов.
Новые подходы к модификации поверхности многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) необходимы для создания функциональных материалов с заданными свойствами и их последующего применения в различных областях: в промышленности, энергетике, электронике, экологии, медицине и других.
Сульфамат никеля представляет собой стандартный электролит для функционального никелирования и является перспективной альтернативой применению кислот для модификации МУНТ. Он значительно менее агрессивен по сравнению с концентрированными серной и азотной кислотами и не требует высоких температур для протекания химических реакций.
При химическом осаждении ионы никеля внедряются на поверхность и закрепляются на кислородсодержащих группах МУНТ. Ученые установили оптимальную температуру и время обработки и оценили количественный прирост кислорода. Присоединение кислорода в виде карбоксильных и карбонильных групп в МУНТ не допускает их слипание и улучшает совместимость со связующими материалами. Мягкий способ обработки предотвращает укорачивание углеродных нанотрубок и разрушение их структуры, а также минимизирует потери углеродного сырья.
«Вместо того, чтобы отправлять на экологическую утилизацию отработанный никелевый электролит, его можно использовать для задач модификации. Обработка данным реагентом позволит снизить энергетические потери и получить материал с высокой концентрацией кислородсодержащих функциональных групп. Химическая модификация сульфаматом никеля улучшает диспергируемость, электрофизические и каталитические свойства углеродных нанотрубок — ключевые параметры, позволяющие использовать их для создания высокотехнологичных композитов, газовых сенсоров, электродов в суперконденсаторах», — отметил Александр Баннов.
