

Синтез квазидвумерных углеродных наноструктур в атмосферной плазме дугового разряда с использованием в качестве катализатора отходов твердосплавов WC-Co
https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-1-12-18
Аннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований, посвященных получению углеродных наноматериалов в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде. Показано, что для получения квазидвумерных углеродных наноструктур заявленным безвакуумным электродуговым методом можно использовать в качестве катализатора отходы твердосплавного инструмента. Сделан вывод о совместимости процесса синтеза углеродных наноструктур и электродуговой переработки отходов на основе вольфрама и кобальта.
Об авторах
А.Я. ПакРоссия
канд. техн. наук, зав. лаб. перспективных материалов энергетической отрасли
Г.В. Арышева
Россия
канд. техн. наук, доцент
Р.С. Мартынов
Россия
аспирант, инженер-технолог 1 категории
А.И. Кокорина
Россия
студент
Список литературы
1. Shemi A., Magumise A., Ndlovu S., Sacks N. Recycling of tungsten carbide scrap metal: A review of recycling methods and future prospects. Minerals Engineering. 2018. Vol. 122. P. 195—205.
2. Jung W.-G. Recovery of tungsten carbide from hard material sludge by oxidation and carbothermal reduction process. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2014. Vol. 20. P. 2384—2388.
3. Neha A., Sharma N.N. Arc discharge synthesis of carbon nanotubes: Comprehensive review. Diamond and Related Materials. 2014. Vol .50. P. 135—150.
4. Zhao J., Su Y., Yang Z., Wei L., Wang Y., Zhang Y. Arc synthesis of double-walled carbon nanotubes in low pressure air and their superior field emission properties. Carbon. 2013. Vol. 58. P. 92—98.
5. Su Y., Wei H., Li T., Geng H., Zhang Y. Low-cost synthesis of single-walled carbon nanotubes by low-pressure air arc discharge. Materials Research Bulletin. 2014. Vol. 50. P. 23—25.
6. Su Y., Zhou P., Zhao J., Yang Z., Zhang Y. Large-scale synthesis of few-walled carbon nanotubes by DC arc discharge in low-pressure flowing air. Materials Research Bulletin. 2013. Vol. 48. P. 3232—3235.
7. Kim H.H., Kim H.J. Preparation of carbon nanotubes by DC arc discharge process under reduced pressure in an air atmosphere. Materials Science and Engineering B. 2006. Vol. 133. P. 241—244.
8. Wang Z., Li N., Shi Z., Gu Z. Low-cost and large-scale synthesis of graphene nanosheets by arc discharge in air. Nanotechnology. 2010. Vol. 21. P. 1—4.
9. Guo G.F., Huang H., Xue F.H., Liu C.J., Yu H.T., Quan X., Dong X.L. Electrochemical hydrogen storage of the graphene sheets prepared by DC arc-discharge method. Surface & Coatings Technology. 2013. Vol. 228. P. 120—125.
10. Berkmans A.J., Jagannatham M., Reddy D.R., Haridoss P. Synthesis of thin bundled single walled carbon nanotubes and nanohorn hybrids by arc discharge technique in open air atmosphere. Diamond & Related Materials. 2015. Vol. 55. P. 12—15.
11. Lee H., Kim T., Cho D., Yoon S., Shin H., Lee H. Multi-wall carbon nanotubes by catalytic decomposition of carbon monoxide on Ni/MgO. International Journal of Applied Ceramic Technology. 2020. Vol. 17 (5). P. 2386—2392.
12. Charinpanitkul T., Kanjanaprapakul K., Leelaviwat N., Kurukitkoson N., Kim K. Effect of arc current on characteristics of nanocarbons prepared by cryogenic arc discharge method. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2010. Vol. 16 (6). P. 912—917.
13. Yanli N., Li B., Zhang P., Shen S., Song X. Positive pressure assisted-arc discharge synthesis of single-walled carbon nanohorns. Materials Letters. 2016. Vol. 180. P. 313—316.
14. Song X., Liu Y., Zhu J. Synthesis of polyhedral graphite in a forced flow arc discharge. Materials Letters. 2007. Vol. 61. P. 4781—4783.
15. Charinpanitkul T., Soottitantawat A., Tonanon N., Tanthapanichakoon W. Single-step synthesis of nanocomposite of copper and carbon nanoparticles using arc discharge in liquid nitrogen. Materials Chemistry and Physics. 2009. Vol. 116. P. 125—128.
16. Zhang L., Zhua Y.B., Ge C.L., Wei C., Wang Q.L. The synthesis of carbon coils using catalyst arc discharge in an acetylene atmosphere. Solid State Communications. 2007. Vol. 142. P. 541—544.
17. Gang X., Shen-li J., Zong-qian S. The production of carbon nano-materials by arc discharge under water or liquid nitrogen. New Carbon Materials. 2007. Vol. 22 (4). P. 337—341.
18. Kosminska Y.O., Perekrestov V.I. Regularities of self-organization of technological conditions during plasmaarc synthesis of carbon nanotubes. Diamond and Related Materials. 2018. Vol. 85. P. 37—48.
19. Liang F., Shimizu T., Tanaka M., Choi S., Watanabe T. Selective preparation of polyhedral graphite particles and multi-wall carbon nanotubes by a transferred arc under atmospheric pressure. Diamond & Related Materials. 2012. Vol. 30. P. 70—76.
20. Okuno H., Palnichenko A., Despres J.-F., Issi J.-P., Charlier J.-C. Synthesis of graphite polyhedral crystals using a combustion flame method. Carbon. 2004. Vol. 43. P. 692—697.
21. Thinius S., Islam M. M., Bredow Th. Reconstruction of lowindex graphite surfaces. Surface Science. 2016. Vol. 649. P. 60—65.
22. Pak A.Ya., Shanenkov I.I., Mamontov G.Y., Kokorina A.I. Vacuumless synthesis of tungsten carbide in a self-shielding atmospheric plasma of DC arc discharge. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2020. Vol. 93. P. 105343.
23. Hou B.H., Wang Y.Y., Lü H.Y., Ning Q.L., Yan X., Liu D.S., Chen Y. Wang, J., Wang X., Wu X.L. Adjustable and pseudocapacitance-prompted Li storage via the controlled preparation of nanocomposites with 0D-2D carbon networks. Electrochimica Acta. 2018. Vol. 268. P. 323—331.
Рецензия
Для цитирования:
Пак А., Арышева Г., Мартынов Р., Кокорина А. Синтез квазидвумерных углеродных наноструктур в атмосферной плазме дугового разряда с использованием в качестве катализатора отходов твердосплавов WC-Co. Экология и промышленность России. 2023;27(1):12-18. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-1-12-18
For citation:
Pak A., Arysheva G., Martynov R., Kokorina A. Synthesis of Quasi-two-dimensional Carbon Nanostructures in Atmospheric Plasma of the Arc Discharge Using WC-Co Hard Alloy Waste as a Catalyst. Ecology and Industry of Russia. 2023;27(1):12-18. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0395-2023-1-12-18