Cорбция водорода жгутами одностенных углеродных нанотрубок, радиационно-модифицированных в различных газовых средах

Abstract

Исследовано влияние радиационного облучения в различных газовых средах на сорбцию водорода жгутами одностенных углеродных нанотрубок. Облучение осуществляли при комнатной температуре γ-квантами кобальта-60 (энергия кванта 1,2 МэВ, доза облучения (1,5–1,7)·10⁷ рад) в средах дейтерия, азота и кислорода при давлении 1 атм, а также в вакууме. Процессы сорбции и десорбции водорода образцами жгутов нанотрубок до и после облучения исследованы в интервале температур 12–1270 К. Выполнено сравнение с результатами исследований сорбции и десорбции водорода жгутами углеродных нанотрубок, облученных в среде водорода. Показано, что наличие при облучении газового окружения существенно влияет как на обусловленные слабым физическим взаимодействием процессы низкотемпературной сорбции водорода, так и на химическую сорбцию водорода жгутами углеродных нанотрубок. Предложена феноменологическая модель возникновения дефектов в углеродных нанотрубках при облучении в газовой среде.

Досліджено вплив радіаційного опромінення в різніх газових середовищах на сорбцію водню джгутами одностінних вуглецевих нанотрубок. Опромінення було здійснено при кімнатній температурі γ-квантами кобальту-60 (енергія кванта 1,2 МеВ, доза опромінення (1,5–1,7)·10⁷ рад) в середовищах дейтерию, азоту й кисню при тиску 1 атм, а також у вакуумі. Процеси сорбції та десорбції водню зразками джгутів нанотрубок до й після опромінення досліджено в інтервалі температур 12–1270 К. Виконано порівняння з результатами досліджень сорбції й десорбції водню джгутами вуглецевих нанотрубок, опромінених у середовищі водню. Показано, що наявність газового оточення при опроміненні суттєво впливає як на обумовлені слабкою фізичною взаємодією процеси низькотемпературної сорбції водню, так і на хімічну сорбцію водню джгутами вуглецевих нанотрубок. Запропоновано феноменологічну модель виникнення дефектів у вуглецевих нанотрубках при опроміненні в газовому середовищі.

The effect of radioactive irradiation on H2 sorption by the bundles of single-wall carbon nanotubes (SWNTs) has been investigated in various gas media. The samples were irradiated with γ-quanta (1.2 MeV) of ⁶⁰Co ((1.5–1.7)·10₇ rad) at room temperature in the atmosphere of deuterium, nitrogen and oxygen (P = = 1 atm) and in vacuum. The processes of H2 sorption and desorption in the SWNT bundles were investi-gated before and after irradiation in the temperature interval 12–1270 K. It is found that irradiation in a gas environment has a significant effect both on the low-temperature H₂ sorption induced by the weak physical interaction and the chemical H₂ sorption by the SWNT bundles. A phenomenological model has been pro-posed to explain the defect generation in carbon nano-tubes irradiated in gas media.