Metallkatalysierte Herstellung von Nanostrukturen aus Fullerenen

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1 Metallkatalysierte Herstellung von Nanostrukturen aus Fullerenen Henning Kanzow Wissenschaft und Technik Verlag Berlin

2 1 Inhaltsverzeichnis VORWORT. 1. KOHLENSTOFF. 1.1 MODIFIKATIONEN GRAPHIT DIAMANT FULLERENE NATÜRLICHE VORKOMMEN AUSGEWÄHLTE TECHNISCHE KOHLENSTOFFE NATUR-UND KUNSTGRAPHIT DIAMANT RUSS UND INDUSTRIERUSS KOHLENSTOFFASERN GLASKOHLENSTOFF GRAPHITISCHE RÖHREN WHISKER EINWANDIGE NANORÖHREN MEHRWANDIGE NANORÖHREN NANOFASERN OHNE ZYLINDRISCHE GRAPHITSTRUKTUR GESCHLOSSENE GRAPHITISCHE NANOPARTIKEL FULLERENE HOHLE UND METALLGEFÜLLTE MEHRWANDIGE NANOPARTIKEL KOHLENSTOFFZWIEBELN KOHLENSTOFFNANOSTRUKTUREN DURCH VERDAMPFUNG VON GRAPHIT METHODEN ELEKTRISCHER LICHTBOGEN VERDAMPFUNG MIT HOCHLEISTUNGSLASERN PRODUKTE AUS REINEN KOHLENSTOFFPLASMEN FULLERENE FULLERENRUSS GRAPHITISCHE NANORÖHREN UND GRAPHITISCHE POLYHEDRALE NANOPARTIKEL PRODUKTE DER SIMULTANEN VERDAMPFUNG VON GRAPHIT UND METALL ENDOHEDRALE FULLERENE METALL-UND METALLKARBIDPARTIKEL KETTEN AUS MEHRWANDIGEN HOHLEN KOHLENSTOFFNANOPARTIKELN EINWANDIGE NANORÖHREN. 19

3 3. BILDUNGSMODELLE DER NANOSTRUKTUREN DER PLASMA VERFAHREN BILDUNG VON MEHRWANDIGEN NANORÖHREN BILDUNG VON EINWANDIGEN NANORÖHREN BILDUNGSMECHANISMEN OHNE METALL BILDUNGSMECHANISMEN MIT SEHR KLEINEN KATALYTISCHEN METALLCLUSTERN WACHSTUM AN GROSSEN METALLPARTIKELN BILDUNG VON KETTEN AUS GRAPHITISCHEN NANOPARTIKELN IM LICHTBOGEN ENTSTEHUNG AUS METALLKETTEN GETRENNTES WACHSTUM DER NANOPARTIKEL UND KOAGULATION SEQUENTIELLE METALLKATALYSIERTE KONVERSION VON AMORPHEM KOHLENSTOFF HERSTELLUNG VON NANOFASERN AUS KOHLENSTOFFHALTIGEN GASEN EINLEITUNG MORPHOLOGIEN KATALYSATOR MASSIVES METALL DÜNNE METALLFILME AUF OBERFLÄCHEN KLEINE METALLPARTIKEL AUF TRÄGERMATERIAL IN-SITU-ERZEUGUNG VON METALLPARTIKELN IN DER GASPHASE BEDEUTUNG DER EXPERIMENTELLEN PARAMETER BILDUNGSMODELLE FÜR NANOFASERN AUS GASPHASENMOLEKÜLEN MEHRWANDIGE KOHLENSTOFF ÄSERN MIT ZYLINDRISCHEN GRAPHITEBENEN MODELL MIT GLEICHZEITIGER FESTKÖRPER-UND OBERFLÄCHENDIFFUSION OBERFLÄCHENDIFFUSIONSMODELL FESTKÖRPERDIFFUSIONSMODELL DIFFUSIONSMODELL FÜR NANOFASERN OHNE ZYLINDRISCHE GRAPHITEBENEN BEDEUTUNG VON KARBIDEN UND SAUERSTOFF VERSUCHE, DIE EINEN DIFFUSIONSMECHANISMUS STÜTZEN REAKTION VON METHAN MIT NICKEL BEI HOHEN TEMPERATUREN REAKTION VON KOHLENWASSERSTOFFEN AN DÜNNEN METALLFOLIEN THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN ENTHALPIE, ENTROPIE UND GIBBSENERGIE METALLPARTIKEL VERRINGERUNG DER SCHMELZTEMPERATUR VON KLEINEN CLUSTERN FLÜSSIGE METALLPARTIKEL AUF OBERFLÄCHEN FESTE MET ALLPARTIKEL

4 ELEKTRONENMIKROSKOPIE EINLEITUNG MIKROSKOPIEMETHODEN TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE RÜCKSTREUELEKTRONENMIKROSKOPIE SEKUNDÄRELEKTRONENMIKROSKOPIE PHOTONENEMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE ANDERE MIKROSKOPIEMETHODEN ANALYTISCHE METHODEN ELEKTRONENBEUGUNG RÖNTGENANALYSE ELEKTRONENENERGIEVERLUSTSPEKTROMETRIE PROBENPRÄPARATION EXPERIMENTE MIT METALLBESCHICHTETEN RUSSTABLETTEN MOTIVATION MATERIALIEN VERSUCHSVORBEREITUNG VERSUCHSAUFBAU VERSUCHSDURCHFÜHRUNG VORGEHENS WEISE BEI DER SEKUNDARELEKTRONENMIKTROSKOPIE ERGEBNISSE ELEKTRONENMIKROSKOPIE AN MIT PD1 ERZEUGTEN STRUKTUREN EELS ANMITPDl ERZEUGTEN STRUKTUREN VERSUCHSREIHEN MIT PD FULLERENRUSS TB TB61.TB2428 UND DIE INDUSTRIERUSSE WEITERE EXPERIMENTE MIT PD DISKUSSION VERSUCHE MIT METALLSCHICHTEN AUF KOHLENSTOFFESTKÖRPERN MOTIVATION MATERIALIEN VERSUCHSDURCHFÜHRUNG PYROLYSEVERSUCHE VON METALLSCHICHTEN AUF GRAPHIT PYROLYSE VON METALLBESCHICHTETEN GLASKOHLENSTOFFEN VERSUCHE MIT SIGRADURK VERSUCHE MIT SIGRADUR G DISKUSSION METALLFILME AUF GRAPHIT METALLFILME AUF GLASKOHLENSTOFF 72

5 IV ABSCHLIESSENDE BETRACHTUNG LASER-ASSISTIERTE HERSTELLUNG VON NANOFASERN AUS FULLERENEN MOTIVATION VERSUCHSAUFBAU DURCHFÜHRUNG ERGEBNISSE NICKELFILM VERSUCHSBEOBACHTUNGEN UND PRODUKTMASSEN SEKUNDÄRELEKTRONENMIKROSKOPIEANALYSE AN DEN PRODUKTEN DISKUSSION HERSTELLUNG VON NANOPARTIKELKETTEN MIT METALLPULVERN MOTIVATION VERSUCHSAUFBAU DURCHFÜHRUNG BEOBACHTUNGEN UND ERGEBNISSE VERSUCHE MIT GROBEN METALLPULVERN VERSUCHE MIT FEINEN KOBALTPULVERN VERSUCHE MIT FEINEN NICKELPULVERN DISKUSSION WACHSTUMSMODELL FÜR DAS ENTSTEHEN VON NANOPARITKELKETTEN MODELLBESCHREIBUNG SCHMELZVERHALTEN VON METALLCLUSTERN RECHNUNGEN DISKUSSION ELASTISCHE THEORIE FÜR EINWANDIGE NANORÖHREN, GRUNDLAGEN BERECHNUNG DES MINIMALEN RÖHRCHENDURCHMESSERS NANORÖHREN AUS FULLERENEN NANORÖHREN AUS BENZOL ETHYLEN ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN ZUR ELASTISCHEN THEORIE WACHSTUMSMODELL FÜR EINWANDIGE KOHLENSTOFFNANOROHREN GRUNDLAGEN 105

6 14.2 DAS WACHSTUMSMODELL KONSEQUENZEN DES ÜBERGANGSZUSTANDES RECHNUNGEN FÜR EISEN, KOBALT UND NICKEL KOMMENTAR ZUSAMMENFASSUNG 113 LITERATURVERZEICHNIS 115 ANHANG 123 A.1 GRAPHIT A.2 FULLERENC«. 125 A.2.1 THERMODYNAMISCHE FUNKTIONEN VON GASFÖRMIGEM Cm 125 A.2.2 DRUCKABHÄNGIGKEIT DER BILDUNGSGIBBSENERGIEFUNKTION VON Ceo 127 A.3 EISEN, KOBALT UND NICKEL 127 A.4 LÖSUNGSENTHALPIE VON KOHLENSTOFF IN KOBALT UND NICKEL 129 A.5 BILDUNGSGIBBSENERGIEN VON AUSGEWÄHLTEN KOHLENWASSERSTOFFEN 131 A.5.1 GASFÖRMIGES BENZOL 131 A.5.2 ETHYLEN 132 A.6 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN EINES RECHTECKIGEN BALKENS 133 DANKSAGUNG 135 LISTE DER EIGENEN VERÖFFENTLICHUNGEN 137 LEBENSLAUF 139