ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОАТОМНЫХ ФЕНОЛОВ В МИКРОВОЛНОВОМ СИНТЕЗЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

A. N. Zaritovskii; E. N. Kotenko

doi:10.6060/rcj.2026702.2

A. N. Zaritovskii Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко
E. N. Kotenko Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2026702.2

Ключевые слова: микроволновой синтез, многоатомные фенолы, предшественники катализатора, мощность микроволнового излучения, углеродные нанотрубки

Аннотация

В рамках создания новых материалов с расширенными функциональными возможностями рассматривается каталитический процесс синтеза углеродных нанотрубок с использованием энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля, анализируются параметры, влияющие на протекание процесса. В качестве источника углерода для построения каркаса углеродных нанотрубок использовались двух- и трехатомные фенолы. В роли прекурсоров металлического кобальта ‒ катализатора роста нанотрубок, применялись металлические соли органических кислот (ацетаты, оксалаты), металлоорганические комплексы (ацетилацетонаты) и неорганические соли (хлориды, сульфаты) кобальта (II). Оксид графита выступал как акцептор, эффективно поглощающий и преобразующий микроволновую энергию в тепловую. Эксперименты осуществлялись в мультимодовой микроволновой печи с частотой 2450 МГц и регулируемой мощностью от 200 до 1000 Вт, модифицированной устройством для отвода газообразных продуктов реакции. Основные продукты реакции идентифицированы как многостенные углеродные нанотрубки и пакеты графеновых частиц. Для исследования структуры и морфологии синтезированных углеродных образцов привлекались методы просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Показана эффективность использования многоатомных фенолов в качестве реагентов-доноров углерода для формирования многостенных углеродных нанотрубок в процессах, протекающих под воздействием микроволнового излучения. Определены факторы, влияющие на процесс направленного получения углеродных нанотрубок. Установлено, что для успешного микроволнового синтеза углеродных нанотрубок предпочтительно использование в роли реагентов-доноров углерода и предшественников металлических катализаторов соединений, способствующих созданию и поддержанию восстановительной среды в зоне реакции. Показано, что изменение мощности микроволнового излучения в диапазоне 800-1000 Вт не приводит к существенным изменениям морфологических характеристик синтезируемых углеродных наноструктур.

Для цитирования:

Заритовский А.Н., Котенко Е.Н. Использование многоатомных фенолов в микроволновом синтезе углеродных нанотрубок. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2026. Т. LXX. № 2. С. 13-22. DOI: 10.6060/rcj.2026702.2.

Литература

Щегольков А.В., Щегольков А.В., Комаров Ф.Ф., Парфимович И.Д., Земцова Н.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2023. Т. LXVII. № 4. С. 48-53. DOI: 10.6060/RCJ.2023674.9.

Хасков М.А., Караева А.Р., Казеннов Н.В., Митберг Э.Б., Мордкович В.З. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 111-120. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.21y.

Gupta N., Gupta S.M., Sharma S.K. // Carbon Lett. 2019. V. 29. N 5. P. 419-447. DOI: 10.1007/s42823-019-00068-2.

Салихов Р.Б., Муллагалиев И.Н., Салихов Т.Р., Остальцова А.Д. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 3. С. 125-129. DOI: 10.6060/rcj.2025693.14.

Щегольков А.В., ЩегольковА.В. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2025. Т. LXIX. № 1. С. 15-19. DOI: 10.6060/rcj.2025691.3.

Gacem A., Modi S., Yavad V.K., Islam S., Patel A., Dawane V., Jameel M., Invanti G.K., Piplode S., Solanki V.S., Basnet A. // J. of Nanomaterials. 2022. 7238602. 16 p. DOI: 10.1155/2022/7238602.

Щегольков А.В., Орлова Н.В., Щегольков А.В., Чумак М.А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 2. С. 70-78. DOI: 10.6060/ivkkt.20256802.7157.

Omoriyekomwan J.E., Tahmasebi A., Dou J., Wang R., Yu J. // Fuel Process. Technol. 2021. V. 214. 106686. 22 p. DOI: 10.1016/j.fuproc.2020.106686.

Devi N., Sahoo S., Kumar R., Singh R.K. // Nanoscale. 2021. V. 13. P. 11679-11711. DOI: 10.1039/dnr01134k.

Liu Y., Guo N., Yin P., Zhang C. // Nanoscale Adv. 2019. V. 1. N 12. P. 4546-4559. DOI: 10.1039/C9NA00538B.

Kang C., Huang Y., Yang H., Yan X.F., Chen Z.P. // Nanomaterials. 2020. V. 10. 2316. 24 p. DOI: 10.3390/nano10112316.

Li Z., Peng K., Ji N., Zhang W., Tianc W., Gao Z. // Nanoscale Adv. 2025. V. 7. N 2. P. 419-432. DOI: 10.1039/d4na00701h.

Makgabutlane B., Nthunya L.N., Maubane-Nkadimeng M.S., Mhlanga S.D. // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. N 1. 104736. 60 p. DOI: 10.1016/j.jece.2020.104736.

Zhang C., Chen X., Li Y., Ding W., Fu G. // J. Clean. Prod. 2018. V. 195. P. 625-639. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.05.194.

Заритовский А.Н., Котенко Е.Н., Грищук С.В., Глазунова В.А., Волкова Г.К. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 3. С. 64-75. DOI: 10.6060/ivkkt.20256803.7098.

Zakaria N.Z.J., Rozali S., Mubarak N.M., Ibrahim S. // Biomass Conv. Bioref. 2022. P. 1-31. DOI: 10.1007/s13399-022-02430-3.

Kumar R., Singh R.K., Singh D.P. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 58. P. 976-1006. DOI: 10.1016/j.rser.2015.12.120.

Zhang Y., Chen P., Liu S., Peng P., Min M., Cheng Y., Ruan R. // Bioresour. Technol. 2017. V. 23. P. 143-151. DOI: 10.1016/j.biortech.2017.01.046.

Vishwanathan L.G., Bhowmik S., Sharon M. // Int. J. Sci. Res. 2018. V. 7. P. 1475-1485. DOI: 10.21275/ART2018338.

Baghel P., Sakhiya A.K., Kaushal P. // Heliyon. 2022. V. 8. P. e10943. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e10943.

Algadri N.A., Hassan Z., Ibrahim K., Bououdina M. // Solid State Phenomena. 2019. V. 290. P. 122-126. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.290.122.

Gbash K. // Iraqi Journal of Physics. 2018. V. 15. N 35. P. 75-82. DOI: 10.30723/ijp.v15i35.55.

Lv K., Shen H., Geng Y., Li M. // Molecules. 2025. V 30. P. 463. DOI: 10.3390/molecules30030463.

Karna P., Ghimire M., Mishra S.R, Karna S. // Open Access Library Journal. 2017. V. 04. N 05. P. 1-7. DOI: 10.4236/oalib.1103619.

Zhang Y.S., Zhu H.L., Yao D., Williams P.T., Wu C., Xu D, Hu Q., Manos G., Yu L., Zhao M., Shearing P.R., Brett D.J.L. // Sustain. Energy Fuels. 2021. V. 5. N 17. P. 4173-4208. DOI: 10.1039/d1se00619c.

State R.N., Volceanov A., Muley P., Boldor D. // Bioresour. Technol. 2019. V. 277. P. 179-194. DOI: 10.1016/ j.biortech.2019.01.036.

Veloz-Castillo M.F., Paredes-Arroyo A., Vallejo-Espinosa G., Delgado-Jiménez J.F., Coffer J.L., González-Rodríguez R., Mendoza M.E., Campos-Delgado J., Méndez-Rojas M.A. // Can. J. Chem. 2019. V. 98. N 1. P. 49-55. DOI: 10.1139/cjc-2019-0244.

Han T., Nag A., Mukhopadhyay S.C., Xu Y. // Sensors Actuators A: Phys. 2019. V. 291. P. 107-143. DOI: 10.1016/j.sna.2019.03.053.

Chen T., Liu H., Yang C., Zhu M., Wang S. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2019. V. 27. N 12. P. 920-927. DOI: 10.1080/1536383X.2019.1662402.

Suriapparao D.V., Tejasvi R. // Process Saf. Environ. Prot. 2022. V. 162. P. 435-462. DOI: 10.1016/j.psep.2022.04.024.

Yang C., Shang H., Li J., Fan X., Sun J., Duan A. // Processes. 2023. V. 11. P. 1487. DOI:10.3390/pr11051487.