Разработка способа управления сорбционной активностью нанотубулярных материалов для создания сенсорных наноуcтройств Борознина Наталья Павловна

brief description

Борознина, Наталья Павловна.
Разработка способа управления сорбционной активностью нанотубулярных материалов для создания сенсорных наноуcтройств : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.10 / Борознина Наталья Павловна; [Место защиты: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»]. - Волгоград, 2019. - 352 с. : ил.
Оглавление диссертациидоктор наук Борознина Наталья Павловна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.Углеродные наноматериалы: строение и некоторые свойства
1.1. Особенности строения углеродных наноматериалов
1.2. Химическая функционализация углеродных нанотрубок
1.3. Сорбционные свойства углеродных нанотрубок: возможности применения
1.4. Сенсоры на основе углеродных нанотрубок
1.4.1. Газовые сенсоры на основе углеродных нанотрубок
1.4.2. Биосенсоры с конфигурацией полевых транзисторов на основе углеродной нанотрубки
1.4.3. Фотосенсоры на основе углеродных нанотрубок
1.4.4. Датчики давления на основе углеродных нанотрубок
1.5. Некоторые выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ НАНОТУБУЛЯРНЫХ СИСТЕМ
2.1. Полуэмпирические методы расчетных исследований
2.2. Ab initio методы
2.3. Теория функционала плотности
2.4. Модели нанотрубных систем, используемые в работе
2.4.1. Молекулярный кластер
2.4.2. Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера
2.5. Некоторые выводы
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ НАНОТРУБОК НА СОРБЦИОННУЮ АКТИВНОСТЬ
3.1. Внутренняя сорбционная активность углеродных нанотрубок в отношении атомов легких и переходных металлов
3.2. Влияние структурного модифицирования УНТ замещающим атомом бора на сенсорную активность нанотрубок: нанотрубка вида ВС
3.2.1. Механизм адсорбции атомарного водорода на поверхности ВСз нанотрубок
3.2.2. Исследование влияния структурного модифицирования УНТ замещающими атомами бора на процессы внутренней сорбции атома водорода в ВСз-нанотрубках типа
3.2.3. Сорбция атомарного кислорода на поверхности ВС3 нанотрубки
3.2.4. Сорбция молекулярного кислорода на поверхности ВС3 нанотрубки
3.2.5. Бороуглеродные ВС3 трубки, интеркалированные атомами металлов
3.2.6. Механизмы поверхностного взаимодействия бороуглеродных ВС3 нанотруб с атомами металлов
3.3. Влияние структурного модифицирования УНТ замещающим атомом бора на сенсорную активность нанотрубок: нанотрубка вида ВС
3.3.1. Механизм адсорбции атома кислорода на поверхности бороуглеродной ВС нанотрубки
3.3.2. Адсорбция атома хлора на поверхности ВС нанотрубки
3.3.3. Адсорбция атома фтора на поверхности ВС нанотрубки
3.4. Сорбционная активность нанотрубок из бора
3.4.1. Механизм адсорбции атома водорода на поверхности гексагональной борной нанотрубки
3.4.2. Адсорбция атомарного водорода на поверхности триангулярных и альфа-структурированных борных нанотрубок
3.4.3. Адсорбция атомов кислорода, фтора и хлора на поверхности триангулярных и альфа-структурированных борных нанотрубок
3.4.4. Адсорбция молекулярного кислорода на поверхности гексагональной борной нанотрубки
3.5. Сорбционная активность боронитридных нанотрубок
3.5.1. Сорбционная активность боронитридных нанотрубок в отношении атомов водорода, кислорода, фтора и хлора
3.5.2. Внутренняя сорбционная активность боронитридных нанотрубок а отношении газофазных атомов
3.6. Некоторые выводы
ГЛАВА 4. ГРАНИЧНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ НАНОТРУБОК КАК СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СЕНСОРНЫХ ЗОНДОВ
4.1. Способы граничной модификации углеродных нанотрубок периодически расположенными функциональными группами и их влияние на процессы внедрения атомарного водорода в полость нанотруб
4.1.1. Внедрение водорода в полость немодифицированных углеродных нанотрубок
4.1.2. Исследование механизма внедрения водорода в полость гранично -модифицированных углеродных нанотрубок
4.2. Граничное модифицирование углеродных нанотрубок карбоксильной группой
4.2.1. Механизм процесса граничного модифицирования однослойной УНТ карбоксильной СООН группой
4.2.2. Взаимодействие гранично-модифицированной карбоксильной группой УНТ с атомами щелочных металлов: механизм процесса
4.2.3. Сенсорная чувствительность гранично-карбоксилированной УНТ в отношении щелочных металлов: механизм процесса
4.3. Граничное модифицирование углеродной нанотрубки аминогруппой-КН2
4.3.1. Механизм процесса граничного модифицирования однослойной УНТ аминогруппой-ЫН2
4.3.2. Взаимодействие гранично-модифицированной аминогруппой УНТ с атомами щелочных металлов: механизм процесса
4.3.3. Сенсорная чувствительность УНТ, гранично-модифицированной аминогруппой, в отношении щелочных металлов: механизм процесса
4.4. Граничное модифицирование углеродной нанотрубки нитрогруппой
4.4.1. Механизм процесса граничного модифицирования однослойной УНТ нитрогруппой-ЫО2
4.4.2. Взаимодействие гранично-модифицированной нитрогруппой УНТ с атомами щелочных металлов: механизм процесса
4.4.3. Сенсорная чувствительность УНТ, гранично-модифицированной нитрогруппой, в отношении щелочных металлов: механизм процесса
4.5. Механизм присоединения карбоксильной группы к границе борной нанотрубки для создания сенсорного устройства
4.6. Гранично-модифицированные карбоксильной группой боронитридные нанотрубки: механизмы образования и взаимодействия с отдельными атомами
4.7. Сенсорные свойства гранично-модифицированной карбоксильной группой боронитридной нанотрубки в отношении некоторых металлов
4.8. Гранично-модифицированные нитрильной СК-группой боронитридные нанотрубки: механизмы образования и взаимодействия с отдельными атомами
4.9. Некоторые выводы
ГЛАВА 5. ПОВЕРХНОСТНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ АКТИВНОСТЬЮ НАНОТУБУЛЯРНЫХ СТРУКТУР
5.1. Поверхностное модифицирование углеродных нанотрубок карбоксильной группой
5.1.1. Механизм процесса поверхностного модифицирования однослойной УНТ карбоксильной группой
5.1.2. Взаимодействие поверхностно-модифицированной карбоксильной группой УНТ с атомами щелочных металлов: механизм процесса
5.1.3. Сенсорная чувствительность УНТ, поверхностно-модифицированной карбоксилированной группой, в отношении щелочных металлов: механизм процесса
5.2. Поверхностное модифицирование углеродной нанотрубки аминогруппой №
5.2.1. Механизм поверхностного модифицирования УНТ аминогруппой
5.2.2. Взаимодействие системы «УНТ + КН2» с щелочными металлами: механизм процесса
5.2.3. Сенсорная чувствительность УНТ, поверхностно-модифицированной аминогруппой, в отношении щелочных металлов: механизм процесса
5.3. О возможности создания сенсоров на основе поверхностно -карбоксилированных бороуглеродных нанотруб
5.3.1. Поверхностное модифицирование бороуглеродных нанотрубок карбоксильной группой: механизм процесса
5.3.2. Взаимодействия поверхностно-модифицированной карбоксильной
группой ВС3 с атомами щелочных металлов: механизм процесса
5.3.3. Сенсорная чувствительность ВС3 нанотрубки, поверхностно-модифицированной карбоксильной группой, в отношении щелочных металлов: механизм процесса
5.4. О возможности создания сенсоров на основе поверхностно -модифицированных боронитридных нанотрубок
5.5. Некоторые выводы
ГЛАВА 6. ПОВЕРХНОСТНАЯ СОРБЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК В ОТНОШЕНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
6.1. Взаимодействие молекул спиртов с однослойными УНТ: механизм процессов
6.2. Сорбционная активность УНТ в отношении спиртов: эксперименты
6.3. Особенности структурного модифицирования углеродных нанотрубок полимерами
6.3.1. Взаимодействие УНТ с полиэтиленом: механизм процесса
6.3.2. Взаимодействие УНТ с полипропиленом: механизм процесса
6.3.3. Взаимодействие УНТ с поливинилхлоридом: механизм процесса
6.3.4. Взаимодействия бутилметакрилата и метилметакрилата с УНТ: механизмы процессов
6.3.5. Экспериментальные исследования свойств наноматериала состава «Полиметилметакрилат + углеродные нанотрубки»
6.4. Некоторые выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ