Темір нанокатализаторларының аннелдеу арқылы морфологиялық эволюциясы және көміртекті нанотүтікшелердің өсуі
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N3/5-13Кілт сөздер:
темір нанокатализаторлары, көміртекті нанотүтікшелері, физикалық бу тұндыру, химиялық бу тұндыру, Раман спектроскопиясы, атомдық-күштік микроскопия, сканерлеуші электронды микроскопияАңдатпа
Электронды-сәулелік физикалық бу тұндыру әдісі арқылы кремний субстраттарында темір нанокатализаторларын синтездеу олардың каталитикалық қолданылуына байланысты елеулі назарға ие болып отыр. Бұл зерттеуде қыздырып босаңдату температурасының (500°C, 550°C және 600°C) Fe нанокатализаторларының құрылымдық және морфологиялық сипаттамаларына әсері және оларды химиялық бу фазасында тұндыру әдісімен көміртекті нанотүтікшелерді өсіру үшін қолданылуы қарастырылған. Атомдық-күштік микроскопия және сканерлеуші электронды микроскопия әдістерімен өлшеу қыздырып босаңдату температурасының артуы орташа нанокластер өлшемін кішірейтетінін көрсетті, ал 600°C-та қыздырып босаңдату кезінде шамамен 30 нм орташа өлшемді нанокластерлер алынды; сондықтан олар катализатор ретінде анағұрлым тиімді болып табылады. Раман спектроскопиясы көміртекті нанотүтікшелердің өсуі тек 600°C-та қыздырып босаңдатылған субстратта байқалғанын растады және жоғары кристалдылықты әрі төмен ақау концентрациясын білдіретін ID/IG қатынасының (<1) жоғары мәнін көрсетті. Радиалды тыныс алу режимі шыңдарының болмауы синтезделген көміртекті нанотүтікшелердің көпқабатты екенін дәлелдейтін қосымша айғақ болып табылады. Бұл нәтижелер көміртекті нанотүтікшелердің өсуін барынша тиімді ету үшін темір нанокатализаторларының нанокластер өлшемдері мен таралуын электронды-сәулелік физикалық бу тұндыру әдісі және жылулық өңдеу арқылы жоғары дәлдікпен бақылау қажет екенін көрсетеді.
References
Vaz C.A.F., Piamonteze C., Kleibert A. (2018) Enhanced mobility of iron nanoparticles deposited onto a xenon-buffered silicon substrate. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 459, 2-6. https://doi.org/10.1016/J.JMMM.2018.02.021 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.02.021
Melchionna M., Fornasiero P., Cargnello M. (2017) Opportunities and Challenges in the Synthesis, Characterization, and Catalytic Properties of Controlled Nanostructures. Studies in Surface Science and Catalysis,177, 1-56.
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-805090-3.00001-2 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-805090-3.00001-2
Movchan B. A. (2016) Discrete nanosized metallic coatings produced by EB-PVD. Surface Engineering, 32, 4. https://doi.org/10.1179/1743294415Y.0000000092 DOI: https://doi.org/10.1179/1743294415Y.0000000092
Lehmann H.W., Frick K. (1988) Optimizing deposition parameters of electron beam evaporated TiO2 films. Applied Optics, 27, 4920-4924. https://doi.org/10.1364/AO.27.004920 DOI: https://doi.org/10.1364/AO.27.004920
Minea T.M., Point S., Gohier A., Granier A., Godon C., Alvarez F. (2005) Single chamber PVD/PECVD process for in situ control of the catalyst activity on carbon nanotubes growth. Surface and Coatings Technology, 200(1-4), 1101-1105. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2005.01.053 DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.01.053
Sharapov I., Omarova G., Sadykova A., Seliverstova E. (2025) Properties of Ag/TiO2 AND Ag/SiO2 nanoparticles and their effect on the photocatalytic properties of a semiconductor nanocomposite. Eurasian Physical Technical Journal, 22(2 (52)), 25–32. https://doi.org/10.31489/2025N2/25-32 DOI: https://doi.org/10.31489/2025N2/25-32
Berdiev U., Khudaykulov I., Iskandarov S., Amirova A., Ashurov K. (2025) Influence of SiO2 Nanoparticles on the Characteristics of a Polyvinyl Alcohol-Based Proton Exchange Composite Membrane. East European Journal of Physics, (1), 265-271. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-1-30 DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-1-30
Melchionna M., Beltram A., Stopin A., Montini T., Lodge R. W., Khlobystov A.N., . Fornasiero P. (2018) Magnetic shepherding of nanocatalysts through hierarchically-assembled Fe-filled CNTs hybrids. Applied Catalysis B: Environmental, 227, 356-365. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.01.049 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.01.049
Sharma P., Pavelyev V., Kumar S., Mishra P., Islam S.S., Tripathi N. (2020) Analysis on the synthesis of vertically aligned carbon nanotubes: growth mechanism and techniques. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 31(6), 4399-4443. Available at: https://link.springer.com/article/10.1007/s10854-020-03021-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s10854-020-03021-6
Ju L., Chen Z., Fang L., Dong W., Zheng F., Shen M. (2011) Sol–gel synthesis and photo‐Fenton‐like catalytic activity of EuFeO3 nanoparticles. Journal of the American Ceramic Society, 94(10), 3418-3424. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04522.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04522.x
Dai Z.R., Pan Z.W., Wang Z.L. (2003) Novel nanostructures of functional oxides synthesized by thermal evaporation. Advanced Functional Materials, 13(1), 9-24. https://doi.org/10.1002/adfm.200390013 DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.200390013
Bosso P., Del Sole R., Milella A., Mengucci P., Barucca G., Armenise V., & Palumbo F. (2023) Nanostructured iron oxide thin films deposited by RF sputtering as catalysts for the heterogeneous solar photo-Fenton reaction. Vacuum, 207, 111646. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111646 DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111646
Zeng Xiaoliang, Yu Shuhui, Ye Lei, Li Mingyan, Pan Zhilong, Sun Rong, Xu J.B.. (2014) Encapsulating carbon nanotubes with SiO2: A strategy for applying them in polymer nanocomposites with high mechanical strength and electrical insulation. J. Mater. Chem. C., 3, 187-195. http://dx.doi.org/10.1039/C4TC01051E DOI: https://doi.org/10.1039/C4TC01051E
Zhang Q., Cheng G., Zheng R. (2018) The Internal Buckling Behavior Induced by Growth Self-restriction in Vertical Multi-walled Carbon Nanotube Arrays. MRS Advances, 3(45–46), 2815–2823. https://doi.org/10.1557/adv.2018.429 DOI: https://doi.org/10.1557/adv.2018.429
Jing L., Li H., Lin J., Tay R.Y., Tsang S.H., Teo E.H.T., Tok A.I.Y. (2018) Supercompressible coaxial carbon nanotube@ graphene arrays with invariant viscoelasticity over− 100 to 500 C in ambient air. ACS Applied Materials & Interfaces, 10(11), 9688-9695. Available at: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b01925 DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.8b01925
Eres G., Rouleau C. M., Puretzky A. A., Geohegan D.B., Wang H. (2018) Cooperative behavior in the evolution of alignment and structure in vertically aligned carbon-nanotube arrays grown using chemical vapor deposition. Physical Review Applied, 10(2), 024010. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.024010 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.024010
Walsh P.J., Li H., Anaya de Parrodi C. (2007) A green chemistry approach to asymmetric catalysis: Solvent-free and highly concentrated reactions. ChemInform, 38(30), 112–118. https://doi.org/10.1002/chin.200736264 DOI: https://doi.org/10.1002/chin.200736264
Păun C., Obreja C., Comănescu F., Tucureanu V., Tutunaru O., Romaniţan C., Ionescu O. (2019). Epoxy nanocomposites based on MWCNT. Proceeding of the IEEE 2019 International Semiconductor Conference (CAS), 237 – 240. https://doi.org/10.1109/SMICND.2019.8923947 DOI: https://doi.org/10.1109/SMICND.2019.8923947
Paun C., Obreja C., Comanescu F., Tucureanu V., Tutunaru O., Romanitan C., & Paltanea G. (2021) Studies on structural MWCNT/epoxy nanocomposites for EMI shielding applications. Proceeding of the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1009, 1, 012046. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1009/1/012046 DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1009/1/012046
Hu H., Xin J.H., Hu H., Wang X., Miao D., Liu Y. (2015) Synthesis and stabilization of metal nanocatalysts for reduction reactions–a review. Journal of materials chemistry A, 3(21), 11157-11182. https://doi.org/10.1039/C5TA00753D DOI: https://doi.org/10.1039/C5TA00753D
Rusevova K., Kopinke F.D., Georgi A. (2012) Nano-sized magnetic iron oxides as catalysts for heterogeneous Fenton-like reactions—Influence of Fe (II)/Fe (III) ratio on catalytic performance. Journal of hazardous materials, 241, 433-440. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.09.068 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.09.068
Abdisaidov I., Khudaykulov Ilyos, Ashurov Kh. (2024) Low-temperature growth of carbon nanotubes using nickel catalyst. East European Journal of Physics., 355-358. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-41 DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-41
Mohapatra M., Anand S. (2010) Synthesis and applications of nano-structured iron oxides/hydroxides–a review. International Journal of Engineering, Science and Technology, 2(8). https://doi.org/10.4314/ijest.v2i8.63846 DOI: https://doi.org/10.4314/ijest.v2i8.63846
Ali A., Zafar H., Zia M., ul Haq I., Phull A.R., Ali J. S., Hussain A. (2016) Synthesis, characterization, applications, and challenges of iron oxide nanoparticles. Nanotechnology, science and applications, 49-67. https://doi.org/10.2147/NSA.S99986 DOI: https://doi.org/10.2147/NSA.S99986
Khan Y., Sadia H., Ali Shah S.Z., Khan M.N., Shah A.A., Ullah N., Khan M.I. (2022) Classification, synthetic, and characterization approaches to nanoparticles, and their applications in various fields of nanotechnology: a review. Catalysts, 12(11), 1386. https://doi.org/10.3390/catal12111386 DOI: https://doi.org/10.3390/catal12111386
Campos E. A., Pinto D.V.B.S., Oliveira J. I. S. D., Mattos E.D.C., Dutra R.D.C.L. (2015) Synthesis, characterization and applications of iron oxide nanoparticles-a short review. Journal of Aerospace Technology and Management, 7(3), 267-276. https://doi.org/10.5028/jatm.v7i3.471 DOI: https://doi.org/10.5028/jatm.v7i3.471
Karakashov B., Mayne-L’Hermite M., Pinault M. (2022) Conducting interface for efficient growth of vertically aligned carbon nanotubes: Towards nano-engineered carbon composite. Nanomaterials, 12(13), 2300. https://doi.org/10.3390/nano12132300 DOI: https://doi.org/10.3390/nano12132300
Ashurov X., Adilov M., Ismatov A., Rakhimov A. (2025) Oxide layer growth on silicon substrates: effects of temperature and surface preparation. Uzbek Journal of Physics, 26(4). https://doi.org/10.52304/.v26i4.570 DOI: https://doi.org/10.52304/.v26i4.570
Miura S., Yoshihara Y., Asaka M., Hasegawa K., Sugime H., Ota A., Oshima H., Noda S. (2018) Millimeter-tall carbon nanotube arrays grown on aluminum substrates. Carbon, 130, 834-842. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.01.075 DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.01.075
Downloads
Жарияланды
How to Cite
Журналдың саны
Бөлім
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
