NEXAFS Study of the Composite Materials MWCNTs—Pyrolytic Metals by Synchrotron Radiation

Abstract

New composite material-multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) coated with thin iron films-have been prepared by MOCVD growth technique using iron pentacarbonyl as the iron source. Their structures and morphologies were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and thermal gravimetric analysis. The NEXAFS C1sand Fe2p-spectra of the composite materials MWCNTs-pyrolytic Fe were studied by total electron yield mode with using synchrotron radiation Russian-Germany beamline at BESSY-II. The study has shown that top layers of the MWCNTs in composite do not have essential destruction, coating of MWCNT's-surface is Fe 3 O 4 and this coating is continuous. The iron oxide adhesion is provided by chemical binding between the carbon atoms of the MWCNT's top layer and the oxygen atoms of the coating.

The Structure and Chemical Composition of the Cr and Fe Pyrolytic Coatings on the MWCNTs’ Surface According to NEXAFS and XPS Spectroscopy

“…The preparation of a hybrid material based on MWCNTs coated with pyrolytic Cr and Fe thin layers is an actual task in view of such hybrids' widespread possible application. Despite the intensive investigation of Fe/MWCNT and Cr/MWCNT composites [19][20][21], to date there are many open questions associated with both the heterocomposites synthesis technology and their physicochemical properties diagnostics. In particular, it is important to obtain detailed information about the characteristics of the composite surface and the interaction between the MWCNT outer surface and the metal coating nanolayer.…”

Синхротронные, Рентгеновские И Электронно-Микроскопические Исследования Каталитических Систем На Основе Многостенных Углеродных Нанотрубок, Модифицированных Наночастицами Меди

“…При этом для определения интенсивности СИ использовались фотокатод из чистого Au, а для подавления и измерения немонохроматического фона в СИ-титановый абсорбционный фильтр в виде Ti пленки толщиной 150 nm, закрепленной на золотой сетке. Методика получения спектральных зависимостей сечений поглощения нами ранее использовалась при изучении нанокомпозитов Fe/МУНТ и Cr/МУНТ, которая подробно описана в работах [4][5][6] и здесь не обсуждается.…”

“…На pис. 6 приведены спектральные зависимости парциальных C1s сечений поглощения МУНТ и нанокомпозита Cu/МУНТ, а также исследованных ранее композитов Cr/МУНТ и Fe/МУНТ [4][5][6]. На pис.…”

“…Преимущества этого метода перед другими заключаются в том, что существует большой выбор летучих МОС, метод работает при относительно невысоких температурах (573−873 K), летучие продукты реакции выводятся из зоны осаждения твердой фазы покрытия, достигается высокая скорость осаждения и регулирования состава покрытия. Этот метод был использован нами ранее для формирования металлосодержащих наноструктурированных покрытий на поверхности МУНТ, как в виде сплошного слоя наноразмерной толщины, например, пиролитического железа (Fe/МУНТ) [4,5], хрома (Cr/МУНТ) [6], карбида титана (TiC/МУНТ) [7], так и в виде металлосодержащих наночастиц, например, рения (Re/МУНТ) [8], алюминия (Al/МУНТ) [9] и биметаллических ренийвольфрамовых нанодендритов (Re-W/МУНТ) [10]. Таким образом, используемый нами ранее метод MOCVD оказался весьма удачным для получения нанокомпозитов на основе МУНТ, поверхность которых декорирована различными металлосодержащими покрытиями или наночастицами.…”

“…При этом особое внимание акцентировалось на изучении ближней тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (near edge x-ray absorption fine structure, NEXAFS) в области C1s-и Cu2p-порогов ионизации, так как NEXAFS-спектроскопия позволяет характеризовать состояние внешней поверхности МУНТ, интерфейс МУНТ -металл и поверхность металлосодержащей наночастицы без разрушения и модификации [5,13]. Наряду с этим NEXAFS-исследования позволяют определить эффективную площадь покрытия металлосодержащими наночастицами, их химический состав, состояние поверхности МУНТ и исследовать взаимодействие поверхности МУНТ с металлосодержащей наночастицей [4][5][6].…”