Chemical Design of Carbon-Coated Al2o3 Nanoparticles

Abstract

The novel approach to chemical design of carbon-coated Al2O3 nanoparticles with an average particle size of 8-10 nm was developed. Carbon coating was synthesised by modification of fumed alumina support with 4,4’-methylenebis-(phenylisocyanate) and its subsequent pyrolysis at 700oC. In order to synthesise the samples with increased carbon content, the grafting-pyrolysis cycle was repeated. The above mentioned synthetic route resulted in the samples with carbon loading of 7.6 and 14.5 wt. %. Characterisation of the synthesised samples with Raman, FTIR, TG/DTG-DTA, N2 adsorption and SEM techniques revealed the formation of continuous carbon coating on the surface of Al2O3 nanoparticles after the first grafting-pyrolysis cycle. The increase of the carbon loading on the alumina surface to 14.5 wt. % (two grafting-pyrolysis cycles) resulted in the formation of the carbon coating with more regular graphitic structure.

Розроблений новий метод хімічного дизайну вуглецевого покриття на поверхні наночастинок пірогенного Al2O3 розміром 8–10 нм. Вуглецеве покриття синтезували шляхом модифікування поверхні пірогенного оксиду алюмінію 4,4-метилендифенілдиізоціанатом та подальшим його піролізом при 700oC. З метою одержання зразків з більш високим вмістом вуглецю цикл "модифікування–піроліз" повторювали. Вищеописана процедура дозволила синтезувати зразки з вмістом вуглецю 7,6 та 14,5 % ваг. Дослідження синтезованих зразків методами раманівської та ІЧ-спектроскопії, TГ/ДTГ-ДTA, низькотемпературної адсорбції азоту та СЕM показало, що утворення суцільного вуглецевого покриття на поверхні пірогенного Al2O3 відбувається вже після проведення першого циклу "модифікування–піроліз". Повторення циклу "модифікування–піроліз" МДІ приводить до формування вуглецевого покриття з більш впорядкованою графітовою структурою.

Разработан новый метод химического дизайна углеродного покрытия на поверхности наночастиц пирогенного Al2O3 размером 8–10 нм. Углеродное покрытие было синтезировано путем модифицирования поверхности пирогенного оксида алюминия 4,4–метилендифенилдиизоцианатом с последующим его пиролизом при 700oC. Для того чтобы синтезировать образцы с более высоким содержанием углерода, цикл "модифицирование–пиролиз" повторяли. Описанная выше процедура позволила синтезировать образцы с содержанием углерода 7,6 и 14,5% вес. Исследование синтезированных образцов методами рамановской и ИК-спектроскопии, TГ/ДTГ-ДTA, низкотемпературной адсорбции азота и СЭM показало, что образование сплошного углеродного покрытия на поверхности пирогенного Al2O3 происходит уже после проведения первого цикла "модифицирование–пиролиз". Повторение цикла "модифицирование–пиролиз" МДИ приводит к формированию углеродного покрытия с более упорядоченной графитовой структурой.