Hydrogen sorption by nanostructures at low temperatures

Автор(и)

  • N.A. Vinnikov
  • A.V. Dolbin B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine
  • M.V. Khlistyuck B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkiv 61103, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.1063/10.0017811

Ключові слова:

hydrogen sorption, fullerene C60, carbon nanotubes, graphene, silicon aerogel, MCM-41, quantum diffusion

Анотація

Розглянуто особливості сорбції водню широким спектром наноструктур — фулеритом С60, вуглецевими нанотрубками, графеновими структурами, нанодисперсним вуглецем, у тому числі, що містить нанокластери паладію, а також упорядкованими наноструктурами на основі оксиду кремнію сімейства МСМ-41 та кремнійоксидним аерогелем. Проаналізовано вплив на сорбційні характеристики цих речовин різних методів модифікації: окислення, опромінення гамма-квантами у газовій атмосфері та обробки високочастотним імпульсним газовим розрядом. Показано, що у фізичній сорбції водню наноструктурами за низьких температур можна виділити два механізми, що домінують у різних температурних інтервалах. При мінімальних температурах дослідження сорбції (8–12 К) переважає майже безтермоактиваційний механізм, пов’язаний з тунельним переміщенням молекул водню вздовж поверхонь наноструктур. Періодичність потенційного рельєфу, зумовлена поверхнею каркасних вуглецевих і кремнійоксидних наноструктур, разом з низькою величиною проміжямних бар’єрів є умовами для створення зформованих з молекул водню систем зниженої розмірності (у тому числі квантових), здатних до безтермоактиваційної дифузії. В результаті дії цього механізму, в області температур від 8 до 12 К коефіцієнти дифузії водню в цих наноструктурах практично не залежать від температури. За більш високих температур (12–295 К) переважає термоактиваційний механізм дифузії водню в наноструктурах. Наявність у фулериті С60 розділених не надто високими потенційними бар’єрами проміжвузлевих порожнин періодичної структури, розмір яких є достатнім для розміщення домішкових молекул водню, створює умови для дифузійних процесів, які при низьких температурах також можуть мати тунельний характер. Наведено експериментальні підтвердження впливу модифікації наноструктур через радіаційне опромінення γ-квантами, обробку високочастотним розрядом, а також хімічну обробку на їхні сорбційні характеристики. Показано, що опромінення γ-квантами та обробка високочастотним газовим розрядом суттєво збільшують кількість водню, пов’язаного з дослідженими наноструктурами.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Downloads

Опубліковано

2023-03-27

Як цитувати

(1)
Vinnikov, N. .; Dolbin, A. .; Khlistyuck, M. . Hydrogen Sorption by Nanostructures at Low Temperatures. Fiz. Nizk. Temp. 2023, 49, 553–568.

Номер

Розділ

Оглядова стаття

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 3 4 5 > >>