ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ГАЗОФАЗНЫЙ СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОВОЛОКОН ПАРАМИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

1. Способ функционализации углеродных волокон (1), при котором
a) углеродные волокна (1) помещают в реактор (2), который имеет входное отверстие (3) и выходное отверстие (4),
b) реактор (2) нагревают до температуры в интервале от 125 до 500°С,
c) через реактор (2) пропускают пары азотной кислоты (5), а также
d) обработанные углеродные волокна (1) затем высушивают.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродных волокон (1) используют углеродные нановолокна, в частности такие, которые имеют внешний диаметр в интервале от 3 до 500 нм.
2
2
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродных волокон (1) используют такие, которые имеют удельную поверхность, определенную по методу БЭТ, в области от 10 до 500 м/г, прежде всего в области от 20 до 200 м/г.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выхода из реактора (4) предусматривают конденсатор (6), причем выходное отверстие этого конденсатора (7) для конденсата посредством обратной сливной линии (8) соединено с накопительной емкостью (9) для азотной кислоты.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве накопительной емкости (9) для азотной кислоты используют стеклянную колбу, которая нагревается, в частности, с помощью масляной бани (10).
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после стадии b) реактор (2) выдерживают при данной температуре в течение промежутка времени в интервале от 3 до 20 ч, в частности в интервале от 5 до 15 ч.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию с) проводят в течение промежутка времени в интервале от 0,5 до 4 ч, а также, независимо от этого, при температуре в области от 80 до 150°С.
8. Углеродные волокна, отличающиеся тем, что соотношение атомов кислорода и атомов углерода, полученное из атомных поверхностных концентраций, измеренных с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), больше, чем 0,18.
9. Углеродные волокна, отличающиеся тем, что они в химически связанном виде содержат более чем 350 мкмоль групп карбоновых кислот на каждый грамм углерода.
10. Углеродные волокна по п.9, отличающиеся тем, что они в химически связанном виде содержат более чем 400 мкмоль суммарного количества групп карбоновых кислот и групп ангидридов карбоновых кислот на каждый грамм углерода.
2
11. Углеродные волокна по п.9, отличающиеся тем, что они при анализе методом термопрограммируемой десорбции (ТПД) отщепляют более чем 45% от своего химически связанного кислорода в виде CO.
12. Углеродные волокна по п.8, отличающиеся тем, что эти волокна обладают средним диаметром от 3 до 500 нм, а также отношением длины к диаметру, составляющим по меньшей мере 5:1.
13. Применение углеродных волокон по пп.8-12 в композитных конструкционных материалах, аккумуляторах энергии, в качестве сенсоров, в качестве адсорбирующих средств, носителей для гетерогенных катализаторов или в качестве материалов с каталитической активностью.