Попытки сделать из углеродных нанотрубок хранилище для газов упираются в невоспроизводимость процесса и неоднозначность результатов экспериментов у различных авторов. Так, результаты измерений относительного количества адсорбированного водорода у различных авторов различаются более чем на порядок величины. В такой ситуации особую ценность приобретают эксперименты по установлению механизма поглощения газов нанотрубками и зависимости количества поглощенного газа от параметров процесса и структуры самой трубки.

Недавно исследователи из Токийского Университета (Япония) исследовали поглощение азота и кислорода жгутами однослойных нанотрубок методом изотермического анализа и рентгеновской дифрактометрии [1]. Углеродные нанотрубки синтезировали электродуговым методом с использованием в качестве катализатора мелкодисперсного Ni и Y, вводимых в графитовый стержень-анод. Полученные при этом нанотрубки с закрытыми концами диаметром ~1.4 нм были объединены в жгуты диаметром 5-20 нм. Часть образцов проходила термообработку при 350°С в течение часа на воздухе. При этом нанотрубки "открывали" и частично удаляли примеси.

Эксперименты по поглощению газов проводили как с термообработанными образцами, так и с контрольными. Все измерения проводили при Т=77.3К, которой соответствуют значения давления насыщенного пара N₂ и O₂ 760 и 156 Торр соответственно. Оказалось, что количество поглощенного газа возрастает по мере увеличения давления газа в камере, а для термообработанных образцов вдвое превышает соответствующее значение для контрольных.

Авторы делают вывод, что газы накапливаются как внутри нанотрубок, так и в жгутах между нанотрубками. Первый из этих участков недоступен для газа в контрольных (не отожженных) образцах, имеющих замкнутые концы. В отожженных образцах одинаково доступны оба указанных участка, к тому же (как следует из эксперимента) оба участка обладают примерно одинаковой емкостью для сорбированных газов. Анализ рентгенограмм указывает, что молекулярные газы, сорбированные жгутами контрольных нанотрубок, покрывают монослоем только внешнюю поверхность нанотрубок, при этом мольная доля сорбированных молекул оценивается значением 0.04. Аналогичный параметр для обработанных нанотрубок достигает значения 0.1, как сумма из примерно равных значений поглощенных газов внутренней и внешней стенкой нанотрубки.

А.В.Елецкий

Chem. Phys. Let., 2001, 336, p.205

М. Ремизов