Исследование и разработка технологии получения углеродных нанотрубок с применением рудного катализатора

В настоящее время проблемой синтеза углеродных наноструктур и получения композиционных материалов, армированных углеродными нанотрубками, занимается большое количество отечественных и зарубежных исследователей. Основные технологии получения углеродных нанотрубок это дуговой метод и метод лазерной абляции, которые имеют существенные недостатки: они экологически не безопасны и дорогостоящие. Разделение углеродных нанотрубок проводится с использованием измельчения, окисления при высокой температуре и химическим растворением катализатора кислотами. Недостатками перечисленных методов является безвозвратная потеря катализатора и ухудшение свойств углеродных нанотрубок. Таким образом, существует ряд проблем, препятствующих их широкому внедрению в промышленную широкомасштабную практику.

В работе предложена технологическая схема обогащения углеродных нанотрубок из дисперсного углерод-катализаторного композита. Выявлено, что наиболее эффективным собирателем-пенообразователем при флотации углеродных нанотрубок является реагент на основе ацетиленовых спиртов ДК-80, позволяющий извлечь до 85 – 92 % углеродных нанотрубок в пенный продукт. Использование флокулянта Magnafloc 10 производства компании BASF позволяет взвешенным частицам углеродных нанотрубок закрепляться на поверхности, образуя тем самым своеобразные мостики, что способствует слипанию взвешенных частиц коллоидного раствора с образованием флокул, которые проще и быстрее можно отделить от воды. Методом оптической микроскопии с цифровой обработкой изображения установлено наличие в осадке флокул, похожих на микроволокна, образованные углеродными нанотрубками.

Научная новизна проекта заключается в разработке флотационного способа отделения углеродных нанотрубок, синтезированных на железомарганцевом катализаторе, с использованием флотореагента двойного действия ДК-80 на основе ацетиленовых спиртов. Процесс получения наноуглеродных структур из газов, содержащих СО и СН₄, с применением в качестве дешевого природного катализатора природных железомарганцевых руд может являться целевым процессом, а может быть встроен в различные химические производства, такие как получение жидкого моторного топлива или утилизация отходящих газов металлургических предприятий.