Формирование и рост нанотрубок и вискерсов при нагреве в оптической печи без катализаторов

Abstract

В работе представлены результаты по синтезу новых структур из нитрида бора и композита BN—ламповая сажа без катализаторов. Превращение мелкодисперсного графитоподобного порошка h-BN и композита h-BN—ламповая сажа происходит при нагреве световым пучком. Новые структуры образуются в потоке сухого и очищенного азота в оптической печи. Структура и фазовый состав изучались просвечивающей электронной микроскопией (TEM), сканирующей электронной микроскопией (SEM), оптической микроскопией и рентгеновской дифракцией. Было показано, что полученные нитевидные кристаллы состоят из многостенных нанотрубок, покрытых поликристаллической оболочкой. Были проанализированы процессы синтеза, формирования и роста наноструктур в оптической печи. На основании полученных результатов была предложена качественная модель формирования и роста нанотрубок и нитевидных кристаллов из нитрида бора, основанная на влиянии дегазации порошков и эволюции газовых пузырьков.

У роботі наведено результати із синтези нових структур з нітриду бору та композиту BN—лямпова сажа без каталізаторів. Перетворення дрібнодисперсного графітоподібного порошку h-BN і композиту h-BN—лямпова сажа відбувається при нагріванні світловим жмутом. Нові структури утворюються в потоці сухого і очищеного азоту в оптичній печі. Структура та фазовий склад вивчалися трансмісійною електронною мікроскопією (TEM), сканівною електронною мікроскопією (SEM), оптичною мікроскопією і Рентґеновою дифракцією. Було показано, що одержані ниткуваті кристали складаються з багатошарових нанорурок, покритих полікристалічною оболонкою. Було проаналізовано процеси синтези, формування і росту наноструктур в оптичній печі. На підставі одержаних результатів було запропоновано якісний модель формування і росту нанорурок і ниткуватих кристалів з нітриду бору, заснований на впливі дегазації порошків і еволюції газових бульбашок.

The results on a catalyst-free synthesis of new structures of boron nitride and BN—lampblack composite are presented. Light-induced heating of finegrained graphite-like h-BN powder and h-BN—lampblack composite is performed. The new structures are fabricated in the flow of dried and purified nitrogen in an optical furnace. Structure and phase composition are studied using transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy, and x-ray diffraction (XRD). As shown, the obtained whiskers consist of the multiwalled nanotubes, which are covered by a polycrystalline shell. The processes of synthesis, formation and growth of the nanostructures in the optical furnace are analysed. A qualitative model of formation and growth of BN nanotubes and whiskers, which is based on outlet of gas from powders and evolution of gas bubbles, is proposed.