Методология поддержки принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Буракова Елена Анатольевна

• Буракова Елена Анатольевна
• доктор наук
• 2023

Оглавление диссертации доктор наук Буракова Елена Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Современное состояние проблемы организации управления технологическими системами производства углеродных наноматериалов

1.1 Анализ роли катализатора в процессе синтеза углеродных наноматериалов

1.2 Катализаторы синтеза углеродных наноматериалов

1.2.1 Активный компонент катализатора

1.2.2 Роль и влияние природы носителя на свойства катализатора

1.2.3 Влияние промотора на активность катализатора в процессе синтеза углеродных наноматериалов

1.3 Анализ влияния катализатора на параметры синтезируемых углеродных наноматериалов

1.3.1 Оценка влияния состава катализатора на структуру и морфологию углеродных нанотрубок

1.3.2 Оценка влияния размера частиц катализатора на диаметр синтезируемых углеродных нанотрубок

1.4 Анализ способов получения катализатора синтеза углеродных наноматериалов

1.4.1 Роль термообработки в процессе получения катализатора

1.4.2 Анализ способов повышения активности катализатора в процессе формирования

1.5 Применение информационных систем при производстве углеродных наноматериалов

1.6 Анализ возможности организации эффективного управления технологической системой производства углеродных наноматериалов на стадии получения катализатора

Выводы по главе

ГЛАВА 2. Информационное обеспечение системы поддержки принятия

решений при управлении технологической системой производства

углеродных наноматериалов

2.1 Концепция управления технологической системой производства углеродных наноматериалов на стадии получения катализатора

2.2 Теоретическое и экспериментальное исследование нового подхода к управлению технологической системой производства углеродных наноматериалов

2.3 Системный анализ процесса получения катализатора методом термического разложения неустойчивых соединений

Выводы по главе

Глава 3. Исследование подхода к управлению параметрами углеродных наноматериалов на стадии получения катализатора

3.1 Объекты и методы экспериментального исследования

3.1.1 Исходные компоненты для получения катализатора и методы их аттестации

3.1.2 Методика получения катализатора для синтеза углеродных наноматериалов

3.1.3 Методы диагностики катализатора и синтезированных на нем углеродных наноматериалов

3.2 Экспериментальное исследование влияния состава и условий реализации процесса получения катализатора на параметры синтезируемых наноматериалов

3.2.1 Влияние состава катализатора на параметры углеродных наноматериалов

3.2.2 Влияние предтермической обработки катализатора на параметры углеродных наноматериалов

3.2.2.1 Обработка ультразвуковым воздействием

3.2.2.2 Обработка электромагнитным воздействием

3.2.2.3 Обработка микроволновым воздействием

3.2.3 Влияние посттермической обработки катализатора на параметры

углеродных наноматериалов

3.2.3.1 Высокотемпературная обработка катализатора

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Постановка и решение оптимизационной задачи получения катализатора для синтеза углеродных наноматериалов с заданными

параметрами

4.1 Постановка задачи оптимизации условий получения катализатора

синтеза углеродных наноматериалов с заданными параметрами

4.2 Выбор метода решения оптимизационной задачи

4.3 Решение оптимизационной задачи градиентным методом

4.4 Решение оптимизационной задачи безградиентным методом

Выводы по главе

ГЛАВА 5. Разработка проблемно-ориентированной системы информационной поддержки принятия решений при производстве катализатора для синтеза углеродных наноматериалов с заданными

параметрами

5.1 Постановка задачи разработки информационной системы

5.2 Структура проблемно-ориентированной информационной системы

5.3 Структура базы данных информационной системы

5.4 Модуль рекомендаций информационной системы

5.5 Реализация проблемно-ориентированной информационной системы

Выводы по главе

ГЛАВА 6. Использование информационной системы при разработке химико-технологической системы производства катализатора для синтеза

углеродных нанотрубок с заданными параметрами

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А (справочное)

Результаты обработки экспериментальных данных

Приложение Б (справочное)

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

Приложение В (справочное)

Оценка затрат на однократную реализацию процесса получения

катализатора в лабораторных условиях

Приложение Г (справочное)

Диаграмма Ганта

Приложение Д (справочное)

Документы, подтверждающие практическое использование результатов

диссертационной работы

Приложение Е (справочное)

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология поддержки принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время углеродные наноматериалы (УНМ), в частности, углеродные нанотрубки (УНТ), находят широкое применение в различных областях науки и техники. Анализ существующих методов синтеза УНМ показал, что наиболее предпочтительным для их промышленного производства является метод газофазного химического осаждения (ГФХО). Установлено, что управление параметрами наноструктур, формируемых в результате функционирования технологической системы (ТС) производства УНМ, осуществляют главным образом изменением состава катализатора, в редких случаях - условий реализации ГФХО. Такой подход к управлению параметрами синтезируемых наноструктур способствовал закреплению на производстве УНМ принципа «один состав катализатора - один тип наноструктур», который препятствует оперативному переводу ТС на выпуск нового продукта с заданными параметрами, а также расширению ассортимента производимых наноструктур. При существующем подходе расширение ассортимента выпускаемых УНМ достигается разработкой и использованием в производстве новых катализаторов, что предусматривает проведение длительных и трудоемких исследований по определению состава и условий получения их наиболее эффективных форм.

В связи с тем, что диаметры синтезированных УНМ коррелируют с размером частиц активного компонента катализатора, целесообразно управление ТС производства УНМ методом ГФХО осуществлять на основе изменения состава катализатора и подхода к процессу его получения. Исходя из этого, поиск и разработка подходов к управлению ТС производства УНМ на стадии получения катализатора, предусматривающих влияние новых управляющих факторов и обеспечивающих переход от существующего на производстве принципа к более эффективному «один состав катализатора - несколько типов наноструктур», является весьма актуальной задачей. В частности, введение в процесс получения катализатора дополнительных активных элементов - стадий обработки

катализатора / его предшественника физическим (ультразвуковым, высокотемпературным, электромагнитным, в т. ч. микроволновым) воздействием позволит предприятиям, не изменяя состав каталитической системы и условий реализации процесса ГФХО, расширять ассортимент производимых УНМ.

Так как для каждой области применения необходимы наноструктуры с определенными свойствами, актуальной задачей становится также повышение качества функционирования существующих ТС производства УНМ с заданными параметрами. Из-за сложности и недостаточной изученности природы протекающих при производстве процессов добиться повышения качества функционирования ТС производства УНМ предлагается с использованием системы поддержки принятия решений. Введение в ТС информационной системы (ИС) позволяет систематизировать имеющиеся данные, а также упростить принятие управленческих решений при выборе условий реализации производственного процесса, что обеспечивает синтез УНМ с заданными значениями параметров.

Существующие и используемые в наноиндустрии ИС представляют преимущественно информационно-справочные платформы и не ориентированы на поддержку принятия решений при установлении условий функционирования ТС, обеспечивающих синтез УНМ с заданными значениями параметров. В настоящее время отсутствие таких ИС на производстве компенсируется личным опытом технолога, увеличением численности научно-технического персонала и времени определения технологических режимов, обеспечивающих синтез наноструктур с заданными значениями параметров, поэтому проблема поддержки принятия решений при управлении ТС производства УНМ является актуальной. Научная проблема создания системы поддержки принятия решений при управлении ТС производства УНМ с заданными параметрами заключается в разработке методологии на основе нового подхода к управлению параметрами наноструктур на стадии получения катализатора. Это позволит получить новые научные результаты, создающие предпосылки для повышения качества

функционирования ТС производства УНМ, заключающегося в сокращении времени перевода системы на выпуск нового продукта с заданными значениями параметров и числа научно-технических сотрудников предприятия, увеличении производительности и снижении себестоимости наноструктур, что повысит конкурентоспособность предприятий-производителей.

Работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники РФ «Индустрия наносистем и материалов». Исследования, проведенные в работе, выполнены при поддержке РФФИ № 06-0896354 «Интенсификация технологических процессов, разработка технологического оборудования для получения катализаторов в производстве УНМ» (2006-2008 гг.), №18-43-680005 «Механизмы формирования эффективной каталитической системы синтеза УНМ» (2018-2020 гг.), №18-53-00032 «Разработка композиционных материалов на основе полимеров с углеродными наноструктурами для суперконденсаторов и систем защиты от электромагнитных излучений» (2018-2020 гг., Беларусь), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. №П2089 «Синтез многослойных УНТ методом каталитического пиролиза углеводородов на активированных металлоксидных катализаторах» (2009-2010 гг.), РНФ № 22-23-01072 «Физико-химические основы дизайна композитов на основе синергетически взаимодействующих УНМ» (2022-2023 гг.).

Степень разработанности темы исследования. С развитием наноиндустрии актуализировалась проблема, связанная с необходимостью повышения качества функционирования ТС производства УНМ. В работах Р.А.Буянова, Э.Г. Ракова, А.Г. Ткачева, Y. Zhangа М. Китага и других ученых, внесших существенный вклад в развитие промышленного производства УНМ, этот аспект слабо отражен.

Учитывая особенности получения УНМ методом ГФХО, решение проблемы повышения качества функционирования ТС их производства в настоящее время предполагает разработку и применение ИС, обеспечивающих поддержку

принятия управленческих решений, при реализации основных производственных процессов, в частности, процесса получения катализатора для синтеза наноструктур. Такой подход к решению проблемы позволит не только с минимальными затратами времени и ресурсов реализовать производство нового УНМ с заданными значениями параметров, но и улучшить его технико-экономические показатели. При этом методология поддержки принятия решений при управлении ТС производства УНМ подразумевает разработку совокупности принципов, методов и алгоритмов, позволяющих повысить качество ее функционирования с использованием проблемно-ориентированной ИС. Создание ИС, обеспечивающей поддержку принятия решений при управлении ТС, предполагает постановку и решение задачи поиска условий реализации процесса получения катализатора, обеспечивающего синтез УНМ с заданными параметрами. Несмотря на методические основы оптимизации химических производств, представленные в работах В.В. Кафарова, Б.С.Флейшмана, С.И. Дворецкого, С.В. Карпушкина, С.В. Натареева и др., постановка оптимизационных задач, решение которых способствует повышению качества функционирования ТС производства УНМ с заданными параметрами, а также вопросы, связанные с поддержкой принятия решений при ее управлении, в литературе не рассматривались.

Анализ ИС, используемых в наноиндустрии (Nanohub, CoSMIC, Nanoparticle Information Library и др.), подтвердил актуальность разработки и применения в данной области проблемно-ориентированных систем при производстве УНМ. Работы сотрудников Института катализа СО РАН (Новосибирск, Россия) по созданию объектно-ориентированных ИС «Катализ» и РХТУ им. Д.И.Менделеева - «М^эКат», обеспечивающих получение информации и подбор катализатора на основе высокопористых ячеистых материалов для реализации технологического процесса без проведения экспериментов, инициировали разработку проблемно-ориентированной информационной системы (ПОИС) сопровождения и поддержки принятия решений при

определении условий функционирования ТС производства УНМ, обеспечивающих формирование наноструктур с заданными значениями параметров.

Цель и задачи исследования. Цель работы - повышение качества функционирования технологической системы производства углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров на основе разработки и реализации методологии поддержки принятия решений при определении управляющих воздействий на стадии формирования катализатора, что позволит обеспечить оперативный перевод ее на выпуск нового продукта с заданными значениями параметров, а также повысить технико-экономические показатели производственной системы.

Количественными критериями степени достижения цели являются снижение времени и материальных затрат, необходимых на перевод ТС производства УНМ на выпуск нового продукта с заданными значениями параметров, как следствие снижение его себестоимости, а также повышение производительности технологической системы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Выполнить системный анализ функционирования технологической системы производства УНМ методом газофазного химического осаждения, сформулировать основные направления исследования.

2. Предложить подход к управлению технологической системой производства УНМ, предусматривающий влияние новых управляющих факторов в процессе получения катализатора для их синтеза.

3. Разработать критерий принятия решений при управлении ТС производства УНМ, основанном на дополнительной обработке катализатора / его предшественника физическим (ультразвуковым, электромагнитным, в т. ч. микроволновым и др.) воздействием, обеспечивающим синтез наноструктур с заданными параметрами.

4. Сформулировать постановку оптимизационной задачи, позволяющей установить состав, тип и условия дополнительной обработки катализатора в процессе его получения, обеспечивающие формирование углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров.

5. Разработать и реализовать методику проведения экспериментальных исследований влияния условий получения и дополнительной обработки катализатора / его предшественника физическим воздействием на параметры синтезированных УНМ.

6. Предложить архитектуру и алгоритмы функционирования проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений при определении управляющих воздействий и условий реализации производства углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров, провести их апробацию.

Объектом исследования является технологическая система промышленного производства УНМ методом ГФХО.

Предмет исследования - закономерности функционирования и системные связи элементов ТС производства УНМ, методы и алгоритмы информационной поддержки принятия решений, современные методы обработки информации, методы управления параметрами синтезируемых УНМ.

Научная новизна.

1. Предложена методология поддержки принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов, отличающаяся подходом, учитывающим влияние новых управляющих факторов на стадии получения катализатора, что обеспечивает возможность оперативного перевода производственной системы на выпуск нового продукта с заданными значениями параметров (п. 4 паспорта специальности 2.3.1).

2. Предложен критерий принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов,

отличающийся учетом влияния условий реализации дополнительной пред- и посттермической обработки катализатора физическим воздействием на значения параметров синтезируемых углеродных наноматериалов, позволивший сформулировать постановку задачи оптимизации условий получения катализатора (п. 3 паспорта специальности 2.3.1).

3. Сформулирована постановка задачи оптимизации условий получения и обработки катализатора, обеспечивающего формирование углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров, отличающаяся учетом степени значимости целевых параметров наноструктур на основе экспертной оценки, что позволило предложить методику экспериментального исследования влияния условий получения катализатора и обработки его физическими воздействиями на параметры синтезируемых наноструктур (п. 2 паспорта специальности 2.3.1).

4. Экспериментально установлены зависимости параметров синтезируемых углеродных наноматериалов от состава катализатора, условий его дополнительной обработки физическими воздействиями, что позволило найти соответствующие функциональные зависимости, используемые в постановке задачи оптимизации условий получения катализатора синтеза УНМ с заданными значениями параметров, в качестве уравнений связей.

5. Предложена архитектура проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений при управлении технологической системой производства углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров, ориентированная на введение в производство дополнительных активных элементов - стадий обработки катализатора физическими воздействиями и позволившая разработать ее алгоритмическое обеспечение (п. 9 паспорта специальности 2.3.1).

6. Предложено алгоритмическое обеспечение проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений при управлении технологической системой производства

углеродных наноматериалов с заданными параметрами, отличающееся учетом текущих производственных ресурсов и позволяющее разработать программное обеспечение информационной системы (п. 5 паспорта специальности 2.3.1).

Теоретическая значимость результатов работы.

1. Доказана возможность управления параметрами синтезируемых углеродных наноматериалов на стадии производства катализатора дополнительной обработкой его физическими воздействиями.

2. Выполнено исследование системных связей и закономерностей взаимодействия активных элементов ТС производства УНМ методом ГФХО, позволяющих организовать поддержку принятия решений, и, как следствие, повысить качество функционирования производственной системы.

3. Предложен комплексный критерий принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов.

4. Установлены зависимости параметров синтезируемых углеродных наноматериалов от условий получения и пред- и посттермической обработки катализатора / его предшественника физическими воздействиями.

5. Разработаны подходы к созданию архитектуры проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений при управлении технологической системой производства углеродных наноматериалов с заданными параметрами.

Практическая значимость.

1. Предложен новый подход к управлению технологической системой производства УНМ, основанный на введении в нее дополнительных активных элементов - стадий пред- и посттермической обработки катализатора / его предшественника физическим воздействием, которые позволяют, не изменяя состава катализатора, расширять ассортимент производимых наноструктур, и ПОИС, обеспечивающей сокращение затрат времени и ресурсов на установление условий формирования целевого продукта.

2. Предложенный критерий принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов позволяет определять степень соответствия ключевых параметров синтезируемых наноматериалов требованиям заказчика.

3. Результаты проведенных экспериментальных исследований позволили установить зависимости параметров синтезируемых углеродных наноструктур от условий получения и обработки катализатора / его предшественника физическим воздействием, что предоставило возможность реализовать новый подход к управлению технологическими системами УНМ, обеспечивший их формирование с заданными значениями параметров.

4. Предложен способ представления и хранения в ПОИС информации о влиянии управляющих факторов процесса получения катализатора на параметры синтезированных на нем углеродных наноматериалов.

5. Предложенная архитектура проблемно-ориентированной системы сопровождения и поддержки принятия решений при управлении технологической системой производства углеродных наноматериалов с заданными параметрами предусматривает возможность накопления информации по мере ее появления, что обеспечивает повышение качества принимаемых решений в процессе ее эксплуатации.

6. На основе предложенных архитектуры и алгоритмов функционирования проблемно-ориентированного сопровождения и поддержки принятия решений разработана информационная система, позволяющая устанавливать состав, условия получения и обработки катализатора, обеспечивающие синтез углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров.

7. Разработанная проблемно-ориентированная система информационного сопровождения и поддержки принятия решений также позволяет осуществлять автоматизированное оформление сопроводительной документации и функции лабораторной информационной системы.

Реализация и внедрение результатов работы.

Предложенный подход к управлению ТС производства УНМ и разработанный лабораторный регламент получения катализатора, предусматривающий его дополнительную высокотемпературную обработку; эскизная схема химико-технологической системы (ХТС) производства УНМ с дополнительной посттермической обработкой катализатора; проблемно-ориентированная система информационного сопровождения и поддержки принятия решений при определении условий функционирования технологической системы производства УНМ с заданными параметрами использованы: в ООО «ВайсТех Инжиниринг» «Центральный» при проектировании производства катализатора для синтеза УНТ с заданными параметрами и выполнении подобных проектов для предприятий, занятых в сфере наноиндустрии; в АО «Тамбовский завод «Комсомолец» имени Н.С.Артемова» при реализации промышленного производства многослойных углеродных нанотрубок; в ФГБНУ ТИСНУМ при проведении экспериментальных исследований процессов синтеза наноструктур; ООО «НаноТЦ» при организации сопроводительного электронного документооборота; в ООО «ЗАВКОМ-ИНЖИНИРИНГ» при разработке технологии получения продуктов на основе углеродных наноматериалов.

Методология и методы исследования. Методологической основой исследования являлись системный подход, базовые положения теории информации, теории систем, управления и принятия решений, методы математического моделирования, планирования экспериментов и статистики, постановки и решения задач нелинейного программирования.

Положения, выносимые на защиту.

1. Подход к управлению технологической системой производства УНМ на стадии формирования катализатора для их синтеза.

2. Критерий принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов с заданными параметрами.

3. Постановка задачи оптимизации условий реализации процесса получения катализатора, обеспечивающего синтез углеродных наноматериалов с заданными параметрами.

4. Методика проведения экспериментальных исследований влияния условий получения катализатора и его обработки физическими воздействиями на параметры синтезируемых углеродных наноматериалов.

5. Алгоритм поддержки принятия решений при управлении технологической системой производства углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров.

6. Проблемно-ориентированная система информационного сопровождения и поддержки принятия решений при промышленном производстве углеродных наноматериалов с заданными параметрами и результаты ее использования на предприятиях, производящих углеродные наноструктуры.

Степень достоверности и апробация результатов работы.

Достоверность представленных в диссертационной работе результатов подтверждается корректным использованием известных методов: системного анализа, исследования способов управления и поддержки принятия решений, математического моделирования, теории оптимизации, методов математической статистики и др., применением современного сертифицированного оборудования при проведении экспериментальных исследований, а также практикой успешного использования результатов работы предприятиями и научными учреждениями, занятыми в сфере наноиндустрии.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях: Актуальные проблемы естественных и математических наук в России и за рубежом (Новосибирск, 2021), Конференция по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (Крым, 2021), Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации (Алушта, 2021), Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-35 (Ярославль, 2022), Цифровая трансформация в

энергетике (Тамбов, 2020), Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн (Тамбов, 2022), Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технологии. Конструкционные и функциональные материалы и технологии их производства (Суздаль, 2010), International Nanotechnology Conference Na^e^ France (Франция, Париж, 2015), Технические науки в мире: от теории к практике (Ростов-на-Дону, 2016), Semiconductor micro-and nanoelectronics (Армения, Ереван, 2017), Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении (Севастополь, 2018), Advanced Carbon Nanostructures (Санкт-Петербург, 2019), Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение (Тамбов, 2015, 2017, 2019, 2021), Современная химическая физика (Туапсе, 2022).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 59 работах, из которых 29 статей - в журналах, рекомендованных ВАК РФ; 8 статей - в научных изданиях, индексируемых международными реферативными базами WoS и Scopus; 2 монографии; 5 патентов РФ; 3 программных продукта, зарегистрированных в Роспатенте; 12 - прочие публикации.

Соответствие научной специальности.

Диссертационная работа «Методология поддержки принятия решений при управлении технологическими системами производства углеродных наноматериалов»: пункт 2 «Формализация и постановка задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 3 «Разработка критериев и моделей описания и оценки эффективности решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 4 «Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного интеллекта»; пункт 5 «Разработка специального математического и алгоритмического обеспечения систем анализа, оптимизации, управления, принятия решений, обработки информации и искусственного

интеллекта»; пункт 9 «Разработка проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации технических объектов».

Личный вклад автора. Проведен анализ производства УНМ методом ГФХО как сложной ТС [4, 8, 19]; предложена концепция управления производственной системой с использованием системы поддержки принятия решений, основанной на реализации дополнительной обработки катализатора физическим воздействием [1, 3, 5, 8, 9]; разработана и реализована методика экспериментального исследования влияния условий обработки катализатора физическими воздействиями на параметры синтезируемых наноматериалов [1017, 22, 23, 30-33]; представлен подход к созданию ПОИС при управлении технологической системой производства УНМ с заданными значениями параметров, разработан алгоритм ее функционирования [2, 6, 7], предложены способы получения катализаторов синтеза наноструктур под конкретные области применения [24-29, 37]. Все представленные в диссертации положения, выносимые на защиту, получены лично автором.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, шесть глав, заключение, список литературы из 297 наименований и приложения. Работа изложена на 321 странице, содержит 102 рисунка и 35 таблиц.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ПРОИЗВОДСТВА

УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Благодаря своим свойствам углеродные наноматериалы (УНМ), в частности УНТ, являются универсальным наполнителем-модификатором, который используют при производстве современных конструкционных и функциональных материалов. Многочисленные факты создания на их основе композитов с улучшенными эксплуатационными характеристиками [1-6] свидетельствуют о востребованности углеродных наноструктур. Так, на основе УНМ созданы материалы, способные поглощать электромагнитные волны [7, 8], аккумулировать энергию [9], осуществлять адресную доставку лекарств [10] и др.

В связи с тем, что для каждой области применения необходимы УНМ с определенными свойствами, то поиск и разработка способов управления их параметрами (диаметр, длина, степень дефектности и др.) являются достаточно актуальными в последние годы.

Открытие УНТ, их уникальных свойств, анализ возможных областей применения и объемов их потребления инициировали разработку и реализацию промышленного производства углеродных наноструктур. Анализ научно-технической литературы по вопросам синтеза УНМ показал, что формирование наноструктур происходит в результате химических превращений углеродсодержащих веществ, протекающих при высоких температурах. На данный момент известные методы получения УНМ делят на две основные группы [11]: плазменные технологии и метод газофазного химического осаждения (ГФХО или СУО метод)[12]. Первую группу методов невозможно реализовать без нагрева до высоких температур, они энергозатратны и сложны. Метод ГФХО имеет ряд преимуществ перед первыми - относительная простота реализации, высокая производительность, существенно более низкие температуры процесса и легкая масштабируемость.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Буракова Елена Анатольевна, 2023 год

Источник

КА. Нерастворимые примеси КА. Плотность

КА. Потеря массы при прокаливан КА. рН,электропроводность Катализатор

Катализатор. рН суспензии катал1 Катализатор. Дисперстный состаЕ Катализатор. Истинная плотность Катализатор. КР

Катализатор. Плотность насыпна! Катализатор. Потеря массы при нг Катализатор. Потеря массы при п[ Катализатор. Серия Катализатор. Текучесть Катализатор. Угол ест. откоса, уп Катализатор. Уд. поверхность УН Катализатор. Удельный выход по Катализатор. Физ.мех. характери Кобальт азотнокислый Компания Компоненты СУГ Контактное лицо Контроль раствора исхоных веще Курс

Лимонная кислота < >

Пользователь: Администратор

Добавить Изменить Удалить Фильтр Кол-во Обновить

Название № партии

№ серии катализатора

рН суспензии катализатора

Атмосферное дав., мм.рт.ст.

Время воздействия, с

Время между разложением и прокалкой, ч

Время прокаливания, мин

Время разложения, мин

Дата синтеза

Дисперсный состав

Израсходовано,г

Истинная плотность

Код

КР

Кратность заполнения поддона для прокаливания Лаборант №1 Лаборант №2

Масса полученного катализатора, г

Метод измельчения

Метод измельчения

Мощность вздействия, Вт

Объем заполнения поддона, мл

Объемный расход воздуха при прокивании, л/мин

Объемный расход воздуха при разложении, л/мин

Остатато^ г

Относительная влажность, % Паспорт составлен Плотность насыпная и утряски Потеря массы при нагреве Потеря массы при прокаливании Примечание по приготовлению р-ра Примечание по прокаливанию

Тип поля Длина Есть формула 0&

Строка 50 Г Г

Ссылка на объект 1 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Дата 1 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Число 13,3 2 Г Г

Ссылка на объект 1 Г Г

Код 1 Г Г

Ссылка на объект 1 Г Г

Целое число 1 Г Г

Ссылка на объект 1 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Число 13,3 2 Г Г

Строка 300 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 2 Г Г

Число 13,2 г Г Г

Число 13,3 2 17 Г

Число 13,2 2 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Ссылка на объект 1 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Ссылка на о&ъект 1 Г Г

Строка 500 Г Г

Строка 500 Г Г

Рисунок 5.8 - Общий вид рабочего окна конфигуратора

Также указываются допустимые отклонения от заданных величин. При необходимости параметрам синтезируемых УНМ могут быть присвоены весовые коэффициенты, показывающие степень важности того или иного параметра при синтезе наноструктур. Также есть возможность исключить из оптимизационного расчета параметр, которые не важен для заказчика и производителя.

На следующем этапе указывается тип (состав) катализатора, углеродсодержащий газ и вид физического воздействия (пред- или посттермическая обработка). Далее указывается тип сортировки результатов расчета. После заполнения всех полей выполняется расчет. Из приведенного

списка возможных вариантов ЛПР выбирает допустимый и наиболее рациональный, по его мнению, способ получения катализатора, и при нажатии кнопки «Передать результаты» они автоматически переносятся в открытое окно технологической карты (рисунок 5.5). Нужно отметить, что поля «Тип катализатора», «Углеродсодержащий газ» и «Тип воздействия» заполняются автоматически после чтения иерархической базы данных при запуске модуля.

Рисунок 5.8 - Общий вид рабочего окна модуля рекомендаций

Разработанная проблемно-ориентированная система информационной поддержки принятия решений, позволяющая определять состав, тип и условия обработки катализатора, обеспечивающего синтез УНМ с заданными параметрами, позволила упростить принятие решений ЛПР за счет интеграции имеющейся информации от всех активных элементов ТС производства УНМ методом ГФХО.

Результаты тестирования некоторых катализаторов, приготовленных согласно рекомендациям созданной СППР, представлены в таблице 5.11

Таблица 5.11 - Результаты тестирования СППР

Заданные параметры УНТ Результат расчета СППР Фактические параметры УНТ

Состав и условия получения катализатора Ожидаемые параметры УНТ

D0 =20 нм; Id/go=1,0; Yo =12,0 rc/rcat №/М§0, предтермическая обработка электромагнитным воздействием в течение 30 с D' = 22 нм; Ъ/о' = 0,92; у'= 18,2 ге/гсй Dср = 30 нм; То/о = 0,73; у =17,4 ге/гСах

№/М§0, предтермическая обработка ультразвуковым воздействием в течение 10 с D' = 25 нм; у' =13,3ге/гСах; 1П/о' = 0,98 Dср = 25 нм; у =14,3 ге/гСах; Тп/о = 0,96

D0 = 9,0 нм; d0 = 5,0 нм; Y0 = 11 rc/rcat; Id/go = 1,2 Со-Мо/Л120з-М§0, посттермическая высокотемпературная обработка в течение часа при 600 оС D' = 15 нм; й' = 6,7 нм; у' = 13,5 гС/гСах; Тп/о'= 1,05 Dср = 15 нм; йср = 9 нм; у = 15,1гС/гСаХ; Тв/о = 1,0

Спектры КР и полученные методом сканирующей электронной микроскопии изображения УНМ, синтезированных на представленных в таблице 5.11 катализаторах, приведены на рисунке 5.9.

о

" V, ' k 1

г ».'Л ,v

К: fti>

(

200 nm

а б в

Рисунок 5.9 - Спектры КР и изображения УНМ, синтезированных на катализаторе, обработанном: а - ультразвуковым; б - электромагнитным; в - высокотемпературным воздействием

Синтез УНМ на поверхности катализатора, приготовленного с учетом рекомендаций СППР (состав, условия формирования), с параметрами, значения

которых близки к заданным, подтверждает эффективность разработанной информационной системы.

Применение разработанной ИС позволяет существенно сократить время перехода ТС на производство нового типа наноструктур (иная морфология). С учетом опыта получения катализаторов для синтеза УНМ была произведена минимальная оценка затрат на однократную реализацию процесса синтеза УНТ. Результаты ориентировочного расчета затрат на процессы получения катализатора и синтеза на нем УНМ, а также себестоимости получения Ni/MgO катализатора без обработки его предшественника и с его предтермической обработкой электромагнитным воздействием представлены в Приложении В.

В случае перевода ТС на выпуск нового типа наноструктур необходимо п-ое количество вложенных итераций по составу и условиям реализации процесса получения катализатора. Использование разработанной проблемно-ориентированной ИС позволяет получить катализатор, обеспечивающий синтез УНМ с параметрами, наиболее близкими к заданным, проведя однократно процесс получения катализатора с учетом рекомендаций, выданных модулем поддержки принятия решений. Сокращение времени на поиск состава и условий получения катализатора приводит к существенной экономии ресурсов предприятия (реактивы, энергия, оплата работы персонала). При этом достаточно сложно оценить влияние внедрения ИС в ТС производства УНМ на себестоимость нанопродукта, так как для каждого нового продукта характерны свой состав и особенности получения катализатора. Кроме того, производственные мощности (наличие необходимого оборудования, в случае его отсутствия - аренда), численность персонала, обслуживающего производственный участок и зарплатная политика индивидуальна для каждого предприятия, занятого в сфере наноиндустрии.

Разработанную ИС целесообразно использовать при проектировании новых производственных систем, нацеленных на выпуск нового типа УНМ (соответствие значений параметров выпускаемых наноструктур значениям

параметров, оговоренных в техническом задании). Выполнение таких проектов предусматривает проведение большого количества экспериментов (выполнение научно-исследовательской составляющей проекта), направленных на поиск состава катализатора и условий его получения, обеспечивающих выполнение задания. Это требует существенных затрат времени и ресурсов. Применение разработанной проблемно-ориентированной ИС на данном этапе позволяет существенно сократить количество экспериментов за счет использования СППР, позволяющей без проведения экспериментов устанавливать состав и условия получения катализатора, обеспечивающего синтез УНМ с заданными параметрами, что приводит к уменьшению издержек организации, выполняющей данный проект.

Выводы по главе 5

Полученные в ходе проведения фундаментальных исследований результаты должны иметь практическую реализацию. Поэтому в результате реализации разработанной метологии поддержки принятия решений при управлении ТС производства УНМ (глава 2) получена информация, на основе которой была создана проблемно-ориентированная информационная система сопровождения и поддержки принятия решений при производстве катализатора, обеспечивающего синтез наноструктур с заданными параметрами.

Данная ИС позволяет не только без проведения дополнительных экспериментов определять состав, тип и условия обработки катализатора для синтеза УНМ с заданными параметрами, что обеспечивает возможность оперативного перевода ТС на выпуск наноструктур, отличающихся от ранее производимых, но и осуществлять функции лабораторной ИС, предназначенной для оптимизации сбора, анализа данных (информация от оборудования, персонала, датчиков) и сокращения количества ошибок при заполнении сопровождающей нанопродукт информации.

Проблемно-ориентированная ИС представляет собой два взаимодействующих блока. Блок поддержки принятия решений (модуль рекомендаций) выполняет основную роль при необходимости реализовать синтез УНМ, отличающихся от ранее производимых, с заданными параметрами. Блок сопровождения ИС позволяет осуществлять учет исходного сырья, произведенного катализатора и синтезированных на нем УНМ, ведение электронных журналов анализа физико-химических их свойств и др.

Результаты тестирования созданной ИС показали, что получение катализатора в соответствии с рекомендациями, предложенными СППР, обеспечивает синтез УНМ с параметрами наиболее близкими к заданным. Данная ИС может использоваться не только для повышения эффективности управления существующих ТС производства УНМ, но и при выполнении проектов, направленных на создание производства углеродных наноструктур под конкретную область применения.

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Разработка химико-технологической системы (ХТС) производства катализатора для синтеза УНТ происходила на основе информации заказчика о предпочтительных параметрах синтезируемых наноструктур, при этом особое внимание уделялось вопросам безопасности производственного процесса.

При разработке технологии получения катализатора, обеспечивающего синтез УНТ диаметром ~ 9 - 10 нм со степенью дефектности не более 1,2 и выходом нанопродукта не менее 11 гС/гса1, для АО «ЗАВКОМ» использовали созданную в рамках методологии информационной поддержки управления ТС производства углеродных нанотрубок проблемно-ориентированную ИС поддержки принятия решений на стадии получения катализатора.

В результате расчета модуль рекомендаций - основной элемент разработанной проблемно-ориентированной ИС представил все найденные варианты сочетаний состава катализатора и условий его обработки в процессе получения, обеспечивающие синтез наноструктур с наиболее близкими значениями к заданным параметрам, в виде списка. Результаты расчета модуля рекомендаций ИС представлены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Результаты расчета модуля рекомендаций ИС

Анализ найденных вариантов показал, что значение удельного выхода и степени дефектности нанопродукта обеспечивается всеми приведенными в рабочем окне модуля рекомендаций вариантами катализатора, однако внешний диаметр УНТ - параметр, имеющий наибольшее значение для производителя, только в одном случае удовлетворяет исходным требованиям. Наиболее близкое значение внешнего диаметра синтезируемых наноструктур к заданному обеспечивается согласно рисунку 6.1 при использовании Co-Mo/Al2O3-MgO катализатора в процессе ГФХО (углеродсодержащее сырье - пропан-бутановая смесь). Предложенный ИС вариант условий реализации процесса получения катализатора прогнозирует формирование УНТ со следующими параметрами: Дср = 15 нм, = 6,7 нм, у = 13,5 гс/^, 1д/о = 1,05.

Для формирования данного катализатора необходимо при реализации классической методики его получения методом термического разложения неустойчивых соединений дополнительно осуществить посттермическую обработку металлоксидной каталитической системы (рисунок 3.1) в течение часа при 600 оС в присутствии дополнительной подачи воздуха в рабочую зону (расход 10 л/мин). Реализация термического разложения предшественника катализатора происходила в поддонах площадью 0,045 м при непрерывной подаче осушенного воздуха (40 л/мин). По окончании термообработки поддоны с катализатором извлекали и охлаждали, после чего полученный катализатор измельчали.

При приготовлении предшественника катализатора в качестве лабораторного оборудования использовали верхнеприводную лопастную мешалку, обеспечивающую частоту вращения 200 - 400 об/мин, муфельную печь СНОЛ 1,6.2,5.1/9-И5 и мельницу. Формируемый катализатор представляет собой

-5

порошок коричнево-серого цвета с насыпной плотностью 0,07 - 0,1 г/см и

л

удельной поверхностью 120 - 200 г/м . Реализация данного процесса в лабораторных условиях позволяет получать за смену 115 г Co-Mo/Al2O3-MgO катализатора, обеспечивающего синтез УНТ с Д = 10 - 20 нм, степенью дефектности не более 1,0 и удельным выходом наноструктур - 15,1 г^г^.

УНМ, синтезированные на полученном в соответствии с рекомендациями ИС катализаторе, и их функционализированные формы хорошо проявили себя в качестве модификаторов различных материалов. Исследования влияния введения синтезированных УНТ на свойства формируемых композитов отражены в работе [296, 297].

На основе полученной информации была разработана эскизная схема процесса получения Co-Mo/Al2Oз-MgO катализатора, включающего стадии: растворения (КН4)6Мо70244Н20; приготовления раствора исходных компонентов - предшественника катализатора; его термического разложения; посттермической обработки высокими температурами; измельчения и фасовки полупродукта. Эскизная схема процесса получения Co-Mo/Al20з-MgO катализатора представлена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 - Эскизная схема процесса получения Со-Мо/А1203-М§0

катализатора

Отработка методики получения Co-Mo/A120з-MgO катализатора в соответствии со схемой, представленной на рисунке 6.2, позволила разработать лабораторный регламент его получения, установить расписание работы оборудования при производстве катализатора в лабораторных условиях.

Информация о режимах работы оборудования, используемого при приготовлении катализатора в лабораторных условиях, представленная в виде диаграммы Ганта (Приложение Г), позволила установить, что первую порцию катализатора удается получить спустя 4,5 часа с момента начала процесса. На приготовление последующей порции необходимо 1,5 часа. С экономической точки зрения стадии термического разложения предшественника катализатора и посттермической обработки полученной металлоксидной системы высокими температурами - прокаливания - целесообразно реализовывать в одной муфельной печи.

На основе полученной информации удалось оптимизировать работу лабораторного оборудования с целью его использования при создании участка производства Со-Мо/Л1203-М^0 катализатора производительностью не менее 245 кг/год для АО «ЗАВКОМ». Учитывая возможности лабораторного оборудования, используемого при производстве данного катализатора, и продолжительность его работы, за смену удается получать 4 партии катализатора, поэтому для обеспечения производительности проектируемого участка, масса партии катализатора должна быть не менее 0,25 кг.

Масса катализатора, формируемая в результате термообработки в одном поддоне, составляет 0,014 кг. Одновременная загрузка как минимум 18 поддонов в зону термического разложения и посттермической обработки прокаливанием позволит увеличить количество полученного катализатора одной партии до 0,25 кг в смену. С этой целью для реализации производства Со-Мо/Л1203-М§0 катализатора в полупромышленных масштабах был проведен анализ выпускаемых муфельных печей. Для удобства загрузки предшественника катализатора и выгрузки готовой металлоксидной каталитической системы предлагается использовать камерную электропечь с выкатным подом СНОЛ 500/12-ВПМ-ДВ.

Выкатной под печи представляет собой тележку, перемещающуюся по рельсовым направляющим от зоны термообработки до зоны охлаждения

катализатора и разгрузки. Так как катализатор представляет собой порошок с высокой удельной поверхностью, то его выгрузку из поддонов и измельчение необходимо проводить в герметичном боксе, имеющем систему вентиляции, предусматривающую очистку воздуха от пыли.

Учитывая размеры камеры печи и минимально необходимое количество поддонов для термообработки предшественника катализатора, целесообразно организовать их размещение на тележке в количестве, кратном четырем. Таким образом, одновременная загрузка 20 поддонов с предшественником катализатора в зону термообработки приведет к получению партии катализатора не менее 0,25 кг. Применение нескольких выкатных подов при производстве катализатора позволит не только сэкономить время и электроэнергию, но и уменьшить простой печи.

На основе модели и эскизной схемы процесса получения Со-Мо/А1203-MgO катализатора разработана его базовая химико-технологическая схема (ХТС) производства (рисунок 6.3), в которой управление параметрами синтезируемых УНТ происходит на стадии посттермической обработки металлоксидной каталитической системы - стадии прокаливания.

Катализатор

Рисунок 6.3 - Базовая ХТС производства Co-Mo/A1203-MgO катализатора для синтеза УНТ с заданными параметрами: Е - емкость; Р1-2 - аппараты для

приготовления предшественника катализатора; П -печь; С - скруббер;

Б - брызгоуловитель; М - мельница; К -электронагреватель;

Ф1-2 - фильтры; Н - насос; В1-3 - вентиляторы; Г - газодувка

В качестве аппарата Р1 для растворения источника промотора в дистиллированной воде рекомендуется использовать стакан из термо- и химически стойкого стекла объемом 400 мл ГОСТ 25336-82. Для интенсификации процесса растворения (NH4)6Mo70244H20 аммония предлагается использовать магнитную мешалку IKA RCT (20 мин). Полученный раствор необходимо переместить в Р2, в качестве которого предлагается использовать стакан В-1-2000, помещенный в циркуляционный жидкостный термостат.

Анализ термостатов позволил выбрать для реализации полупромышленного производства катализатора термостат жидкостный марки LOIP LT-Ша. Также в Р2 необходимо ввести, в соответствии с методикой получения Co-Mo/Al203-Mg0 катализатора, навески хелатообразующего компонента, источников активного компонента и носителя, отобранные при помощи лабораторных весов второго класса точности (CAS CUW-620H).

Получение предшественника катализатора рекомендуется проводить при температуре 50 - 60 оС при непрерывном перемешивании в течение 50 мин. В качестве верхнеприводной лабораторной мешалки, обеспечивающей необходимую частоту перемешивания для получения предшественника катализатора, предлагается использовать EUROSTAR 20. Так как предшественник катализатора является агрессивной средой, то лопасти пропеллерной насадки целесообразно изготовить из фторопласта. В случае использования насадки из металла ее лопасти необходимо плакировать фторопластом.

Так как в процессе получения предшественника возможно образование оксидов азота, то данную стадию необходимо реализовывать в вытяжном шкафу. При отсутствии отдельной вытяжной вентиляции целесообразно на участке реализации данной стадии использовать в качестве вытяжного дефлектора зонт, расположенный над аппаратом Р2.

Полученный предшественник катализатора равномерно распределяют по 20 поддонам и помещают в печь. Как показывает практика получения катализатора в лабораторных условиях, в процессе разложения его предшественника образуется металлоксидная вспененная структура. Из-за существенного увеличения ее в объеме для разложения предшественника катализатора рекомендуется использовать поддоны высотой не менее 130 мм. Процесс разложения предшественника согласно рецептуре катализатора осуществляют в течение 15 минут при 500 оС; для улучшения потекания процесса в рабочую зону печи целесообразно дополнительно подавать осушенный воздух (расход 40 л/мин).

В процессе получения Co-Mo/Л1203-MgO катализатора протекают одновременно, влияя друг на друга, следующие реакции:

3Со(К03)2-6И20 = Со304 + + О2Т + 18Н2ОТ;

(КБ4)6Мо7024-4И20 = 6МИ3| + 7Мо03 + 7И20|; 4Л1(К03)у9И20 = 2Л1203 + 12К02| + 302| + 36Н20|;

2Мв(К03)2^6И20 = 2М§0 + 4К02Т + О2Т + 12Н2ОТ; 2С6И8О7 + 902 = 12СО2Т + 8Н20|.

Для подачи воздуха в зону термического разложения и прокаливания планируется использовать газодувку (Г); расход воздуха, контролируемый с помощью ротаметра, регулируется в широком диапазоне путем изменения оборотов ее привода. В соответствии с материальным балансом определено количество кислорода, подаваемого в зону термообработки в течение часа, - 0,65 кг, а воздуха - 3,096 кг.

При отработке технологии получения катализатора в лаборатории в работе был определен коэффициент избытка воздуха равный кв = 5,8. Количество воздуха, необходимого для реализации термического разложения, с учетом стехиометрических зависимостей и кв [271]:

твс = тв • кв = 3,096-5,8=18 кг.

Исходя из этого, требуемый массовый и объемный расход воздуха при нормальных условиях:

в = твс /(15-60)=18/(15-60) = 0,020 кг/с ¥в = в/р = 0,020/1,29 = 0,016 м3/с (57,6 м3/ч)

С учетом рассчитанного расхода воздуха в качестве газодувки рекомендуется использовать роторную воздуходувку серии ВР-2.2 СМ.

Для интенсификации процесса термообработки предлагается дополнительно подаваемый в зону разложения воздух подогревать до температуры близкой к температуре рабочей зоны в печи. Для этой цели предлагается использовать электронагреватель (К). Для подбора конструкции электронагревателя определим мощность, необходимую для нагрева воздуха до температуры 600 °С:

(2= в • С • М = 0,020^ 1114^(600-20) = 12,9 кВт

Л

При коэффициенте теплоотдачи а = 45 Вт/(м •К) поверхность теплообмена составляет:

Я = 2 / (Д?ср- а) = 12900/(45^580) = 0,5 м2.

В процессе термического разложения предшественника катализатора в соответствии с уравнениями разложения его предшественника образуются К02 и С02, нуждающиеся в утилизации. Поэтому образующиеся в процессе термообработки газы из муфельной печи (П) направляют в скруббер (С), представляющий собой колонный аппарат насадочного типа, куда насосом (Н) из емкости (Е) подается поглотитель - Ка0И. Для подачи поглотителя предлагается использовать центробежный насос Реёго11о СР-190. Скруббер в ХТС производства катализатора методом термического разложения неустойчивых соединений позволяет не только охладить, но и утилизировать отходящие газы.

В качестве поглотителя оксидов азота (IV) и углерода (IV) целесообразно использовать водный раствор гидроксида натрия 5 масс. %. Поглощение оксидов азота (IV) и углерода (IV) идет в соответствии с уравнениями реакции:

СО2 + И2О + 2Ка0И = Ка2С03 + 2И2О

2К0? + 2Ка0И + НЮ = №N03 + NN0? + 2ИЮ

С учетом стехиометрии процесса поглощения газов, количество №0И, необходимого для поглощения С02 (1444,08 г) и N0 (459,68 г), составляет 3,03 кг. Образование оксидов С02 и N0 в процессе разложения происходит ориентировочно в течение 4 мин (?р), поэтому расход необходимого поглотителя определим как:

Ока0и = тка0и / (60- ?р) = 3,03 / (60-4) = 0,013 кг/с.

В результате однократного прохождения концентрация №0И уменьшается на 20 %, при этом расход поглотителя 5 масс. % составляет:

Ока0Иизм = 0,013 / 0,05 (1-0,2) = 0,33 кг/с.

Помимо изменения концентрации поглотителя происходит и изменение его температуры:

М = £г / (Ока0Иизм ■С) = 12900/(0,33 -4016) = 9,73 °С

В качестве насадки для скруббера в соответствии с ГОСТ 17612-89 выбраны

Л Л -5 -5

кольца Рашига 15х15х3 (а = 310 м /м ; Усв = 0,7 м /м ). Для эффективной работы скруббера поверхность насадки должна быть хорошо смочена. Для этого предлагается поглотитель в аппарат подавать через форсунки. Контроль за расходом поглотителя должны осуществлять датчики.

Определив фиктивную скорость движения газов, при которой возможно захлебывание колонны (^захл = 0,53 м/с), определим скорость, обеспечиващую пленочный режим в скруббере:

w = 0,75-^захл = 0,75-0,53 = 0,4 м/с.

Определим диаметр скруббера для утилизации газов при его объемном

Л

расходе 0,034 м /с:

D>a = (^шср/(0,785 • ш)=^0,034/(0,785 • 0,4)=0,33 м.

Исходя из этого, на основе нормальных рядов диаметров колонн, принятых в химической промышленности, выбираем диаметр скруббера 0,4 м.

На основе принципа суперпозиции принимаем, что поглощение оксидов идет независимо и последовательно. Тогда поверхность контакта фаз составит:

Я = вс02 / (Рс02 0,4-Сс02) + вк02 / (Рк02 0,4" С^)

Для установления значения коэффициентов массоотдачи определим основной размер скруббера:

Н = 4- Усв / а = 4- 0,7/310,0 = 0,009 м

Определим значение критерия Рейнольдса:

Яе = ^-Н-рг / (Ксв-^г)=0,398-0,009-0,85/(0,7-2,3-10-5)=189,1

Определим значение критерия Прандтля для поглощаемых газов:

Рг= р^р-П),

Л

где Л - коэффициент диффузии газа, м/с

Ргк02 = ^г /(Рг'Л N02) = 2,3-10-5/(0,85 3,238-10-5) = 0,836

РгС02 = ^/(Рг'ВС02) = 2,3-10-5/(0,85- 3,145 10-5) = 0,86

Определим значение числа Нуссельта диффузионного для С02 и N02

№= 0,407•Re0,665•Pr0,33; КиК02= 0,407 189,10665 0,836033 = 11,9; N^02= 0,407 189,10665 0,86033 = 12,04. Коэффициент массоотдачи определим с использованием уравнения:

в = ЫиОрг/Н;

^N02 = NuN02•DN02•Pг/Н = 11,9 3,238^ 10-5 0,85/0,009 = 0,036 кг/(м2с); вс02 = N^02^02^^ = 12,04 3,145-10-5 0,85/0,009 = 0,036 кг/(м2-с). Тогда поверхности массоотдачи:

Я N02 = 0,002 / (0,036-0,4-0,091) =1,53 м2. Я С02 = 0,006 / (0,036 0,4 0,29) =1,44 м2.

Принимая площадь поверхности массоотдачи в 3 раза выше рассчетной,

Л

определяем поверхность насадки: F = 3 (FNO2 + FCO2) = 3 (1,53 + 1,44) = 8,91 м .

Объем занимаемый насадкой:

VH = F/a = 8,91 / 310 = 0,03 м3.

Исходя из этого высота насадки:

H = 4- VH /(Da2 n) = 4 0,03 /(0,42 3,14)= 0,24 м.

Принимаем высоту слоя насадки H = 0,25 м.

Нормальное функционирование скруббера обеспечивается согласованной работой вентилятора высокого давления и газодувки. Согласованный режим характеризуется атмосферным давлением в трубопроводе для отвода образующихся газов из печи в насадочный скруббер. Избыточное давление характеризует преобладание расхода воздуха газодувки над вентилятором и, соответственно, утечкой токсичных газов из печи. Для контроля давления в данном трубопроводе требуется установить датчик давления [271].

После обезвреживания газовый поток из скруббера поступает в брызгоуловитель (Б), где происходит его разделение. Согласно расчету, диаметр брызгоуловителя должен быть не менее 0,11 м и высота - не менее 0,22 м.

По окончании термического разложения предшественника катализатора его необходимо подвергнуть посттермической обработке в течение часа при 600 оС. С экономической точки зрения для реализации данной стадии целесообразно использовать ту же печь (П), что и для реализации термического разложения. По окончании стадий разложения и посттермической обработки катализатора прокаливанием происходит извлечение тележки с поддонами и перемещение ее в зону для охлаждения, разгрузки, измельчения и фасовки.

Согласно [271] в данной зоне необходимо установить вентилятор (В)

-5

производительностью до 200 м /ч, работающий в циркуляционном режиме. Время охлаждения 20 поддонов составляет 12,5 мин, после чего полученный катализатор подвергают измельчению (целевая фракции ~ 100 мкм), предлагается измельчение

катализатора реализовывать в ситовых мельницах. Для контроля концентрации пыли в зоне охлаждения, разгрузки и измельчения рекомендуется установить датчик пыли. На выходе вентиляции должны быть установлены фильтры (Ф) для задержания пыли, образующейся в процессе измельчения.

Представленная в данном разделе информация была использована ООО «ВайсТех Инжиниринг» «Центральный» (г. Тамбов) при проектировании промышленного производства Co-Mo/Al2Oз-MgO катализатора производительностью не менее 245 кг/год для АО «ЗАВКОМ». В результате совместной деятельности на территории предприятия был создан и запущен опытно-промышленный участок производства катализатора, обеспечивающего синтез многослойных УНТ внешним диаметром 10 - 20 нм со степенью дефектности ~1,0, при этом значение удельного выхода нанопродукта составляет ~ 15,1 гС/гса1. Изображения созданного опытно-промышленного участка производства Co-Mo/Al2Oз-MgO катализатора представлены на рисунке 6.4.

Рисунок 6.4 - Опытно-промышленный участок производства Co-Mo/Al2Oз-MgO катализатора Данный участок является частью линии производства МУНТ АО ЗАВКОМ.

Выводы по главе 6

Применение разработанной проблемно-ориентированной информационной системы сопровождения и поддержки принятия решений позволило определить условия получения катализатора, обеспечивающего синтез коаксиальных УНТ с параметрами, наиболее близкими к заданным заказчиком. На основе полученной информации для реализации синтеза УНТ выбран Со-Мо/Л1203-М§0 катализатор, для которого была разработана эскизная схема химико-технологического процесса получения и подобрано оборудование для его реализации. Детальная проработка процесса приготовления Со-Мо/Л1203-М§0 катализатора с использованием рекомендованных ИС условий позволила разработать лабораторный регламент его получения, установить расписание работы оборудования на участке производства катализатора в лабораторных условиях. Информация о режимах работы оборудования для производства катализатора была представлена в виде диаграммы Ганта (Приложение Г).

На основе эскизной схемы химико-технологического процесса получения катализатора разработана его базовая ХТС производства. Полученная информация была использована ООО «ВайсТех Инжиниринг» «Центральный» (г. Тамбов) при проектировании опытно-промышленного участка производства Со-Mo/Л1203-MgO катализатора, что позволило на территории АО «ЗАВКОМ» создать производство данного катализатора производительностью до 245 кг/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе современных методов системного анализа, математического и физического моделирования получены новые научные результаты, позволяющие организовать поддержку принятия решений при реализации процесса получения катализатора, обеспечивающую повышение качества функционирования технологических систем производства углеродных наноматериалов.

1. Построена методология поддержки принятия решений при управлении ТС производства УНМ, построенная на возможности управления параметрами синтезируемых наноструктур на стадии производства катализатора дополнительной его обработкой физическими воздействиями. Реализация предложенной методологии предполагает не только возможность оперативного перевода технологической системы на выпуск нового продукта с заданными значениями параметров, но и повышение ее технико-экономических показателей.

2. Предложен критерий принятия решений при управлении технологической системой производства УНМ, учитывающий влияние условий дополнительной обработки катализатора физическим воздействием на параметры синтезируемых наноструктур. Отличительной особенностью предложенного критерия является его адаптация к использованию метода решения оптимизационной задачи, обеспечивающего гарантированное нахождение глобального экстремума.

3. Сформулирована постановка задачи оптимизации условий получения и обработки катализатора, необходимого для синтеза углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров. Специфической особенностью постановки задачи оптимизации является ориентация на использование для ее решения метода сеток, обеспечивающего нахождение глобального экстремума.

4. Выполнены экспериментальные исследования зависимостей параметров синтезируемых УНМ от условий получения и дополнительной обработки катализатора. Получены соответствующие аппроксимационные зависимости, использованные в постановке задачи оптимизации в качестве уравнений связей.

5. Предложена архитектура проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений, обеспечивающей определение условий функционирования технологических систем производства углеродных наноматериалов с заданными значениями параметров, отличительной особенностью которой является наличие ряда динамических баз данных.

6. Предложены алгоритмическое и математическое обеспечение проблемно-ориентированной системы информационного сопровождения и поддержки принятия решений при управлении технологическими системами производства УНМ с заданными значениями параметров, позволяющие не только находить оптимальные условия их функционирования на основе доступной информации, адаптировать базы данных к появлению новой информации, но и обеспечить автоматизированное формирование сопроводительной документации.

7. Разработана проблемно-ориентированная система информационного сопровождения и поддержки принятия решений, реализующая разработанное алгоритмическое и математическое обеспечение и включающая пользовательский интерфейс, обеспечивающий ввод требований заказчика и вывод рекомендуемого типа катализатора, условий его дополнительной обработки для синтеза углеродных наноматериалов с заданными параметрами.

8. Практическое использование результатов работы на отечественных предприятиях наноиндустрии позволило повысить эффективность их функционирования:

- ООО «НаноТЦ» (г. Тамбов), используя предложенный в работе подход, добилось увеличения удельного выхода нанопродукта с 10 до 14 гС/гсаЬ что дало экономический эффект 110 тыс. рублей в 2020 г.; использование предприятием модуля сопровождения при производстве позволило организовать электронный документооборот, что упростило работу персонала;

- АО «ЗАВКОМ» (г. Тамбов) использует разработанную технологию производства Co-Mo/Л1203-MgO катализатора в промышленном производстве УНМ диаметром 1020 нм и длиной более 2 мкм (производительность до 2000 кг/год);

- ООО «ВайсТех Инжиниринг» «Центральный» (г. Тамбов) - сокращение общего объема работ и времени проектирования опытно-промышленного производства катализатора производительностью до 245 кг/год, что обеспечило в 2021 г. экономический эффект 1300 тыс. рублей;

- ООО «ЗАВКОМ-ИНЖИНИРНГ» (г. Тамбов) достигнуто сокращение времени выполнения научно-исследовательской составляющей проектов до 50 % при использовании разработанной проблемно-ориентированной ИС;

- ФГБНУ ТИСНУМ (г. Троицк) использование полученных в работе зависимостей при моделировании технологических процессов синтеза УНМ СУО методом позволило сократить объем экспериментальных исследований, что обеспечило соответствующее энерго- и ресурсосбережение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Плетнёв, М.А. Свойства функциональных материалов на базе гибридных полимерных композитов с наноуглеродными включениями / М.А. Плетнёв, А.В. Кухто // Интеллектуальные системы в производстве. - 2016. - № 4 (31). - С. 142-145.

2. Несов, С.Н. Структура композитов на основе многостенных углеродных нанотрубок и оксида олова / С.Н. Несов, П.М. Корусенко, В.В. Болотов, С.Н. Поворознюк, К.Е. Ивлев // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2018. - Т. 20. - № 2. - C. 237-247.

3. Перевертов, В.П. Порошковые композиты и наноматериалы в гибких технологиих формообразования деталей / В.П. Перевертов, И.К. Андрончев, Н.К. Юрков // Надежность и качество сложных систем. - 2020. - № 2 (30). - С. 85-95.

4. Литовка, Ю.В. Процесс получения наномодифицированных цинковых покрытий с повышенной равномерностью / Ю.В. Литовка, Д.Н. Симагин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2013. - Т. 19. - № 4. - С. 886-889.

5. Dyachkova, T.P. Effects of the Nature of Oxidant and Synthesis Conditions on Properties of Nanocomposites Ppolyaniline/Carbon Nanotubes / T.P. Dyachkova, A.V. Melezhyk, Zh.G. Morozova, A.V. Shuklinov, A.G. Tkachev // Transactions TSTU. - 2012. - Vol. 18. - № 3. - Р. 718-730.

6. Оводок Е.А. Эпоксидные композиты, наполненные углеродными нанотрубками и графеном / Е.А. Оводок, М.И. Ивановская, С.К. Позняк, А.М. Мальтанова, Т.В. Гаевская, В.С. Курило // Свиридовские чтения: сб. ст. / редкол.: О. А. Ивашкевич (пред.) [и др.]. - Минск: Красико-принт, 2021. - Вып. 17. - С. 65-74.

7. Liu, L. Three-dimensional Hierarchical MoS2 Nanosheets/Ultralong N-doped Carbon Nanotubes as High-Performance Electromagnetic Wave Absorbing Material / L. Liu, S. Zhang, Ya. Feng et. al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. - 2018. -Vol. 10 (16). - P. 14108-14115. DOI: 10.1021/acsami.8b00709.

8. Zhao, T. Direct in situ synthesis of a 3D interlinked amorphous carbon

nanotube / graphene / BaFe12O19 composite and its electromagnetic wave absorbing properties / T. Zhao, X. Ji, W. Jin et al. // RSC Adv. - 2017. - Vol. 7. - P. 1590315910. DOI: 10.1039/C7RA00623C.

9. Feng, D. Vertically-Aligned Carbon Nanotubes for Electrochemical Energy Conversion and Storage / D. Feng, D. Liming, D. Quanbin et al. // Nanomaterials for Sustainable Energy. - 2016. - P. 253-270. DOI: 10.1007/978-3-319-32023-6_7.

10. Jagusiak, A. Self-Assembled Supramolecular Ribbon-Like Structures Complexed to Single Walled Carbon Nanotubes as Possible Anticancer Drug Delivery Systems / K. Chlopas, G. Zemanek, M. Jemiola-Rzeminska, B. Piekarska, B. Stopa, T. Panczyk // Int. J. Mol. Sci.- 2019. - Vol. 20 (9). 2064. DOI: 10.3390/ijms20092064.

11. Раков, Э. Г. Нанотрубки и фуллерены: учебное. пособие / Э. Г. Раков. - М.: Университетская книга, Логос, 2006. - 376 с.

12. Мищенко С.В. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение: монография / С.В. Мищенко, А.Г. Ткачев. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.

13. Kumar, M. Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Growth Mechanism and Mass Production / M. Kumar, Y. Ando // Nanoscience and Nanotechnology. -2010. - № 10 (6). P. 3739-3758. DOI: 10.1166/jnn.2010.2939. PMID: 20355365.

14. Magrez, A. Catalytic CVD Synthesis of Carbon Nanotubes: Towards High Yield and Low Temperature Growth / A. Magrez, J. W. Seo, R. Smajda et al. // Materials (Basel). - 2010. -Vol. 3 (11). - P. 4871-4891. DoI: 10.3390/ma3114871.

15. Magrez, A. Low-temperature, highly efficient growth of carbon nanotubes on functional materials by an oxidative dehydrogenation reaction / A. Magrez, J. Won, S. Rita et al. // ACS Nano. - 2010. -Vol. 4 (7). - P. 3702-3708. DOI.org/10.1021/nn100279j.

16. Sengupta, J. Carbon Nanotube Fabrication at Industrial Scale: Opportunities and Challenges / J. Sengupta // Handbook of Nanomaterials for Industrial Applications, Micro and Nano Technologies. - 2018. - P. 172-194. DOI:10.1016/b978-

0-12-813351-4.00010-9.

17. Ghaemi, F. Synthesis of Carbon Nanomaterials Using Catalytic Chemical Vapor Deposition Technique / F. Ghaemi, A. May, R N. Othman et al. // Synthesis Technology and Applications of Carbon Nanomaterials, Micro and Nano Technologies.

- 2019. - P. 1-27. D0I.org/10.1016/B978-0-12-815757-2.00001-2.

18. Malekimoghadam, R. 3-Carbon Nanotubes Processing / R. Malekimoghadam, R. Rafiee // Carbon Nanotube-Reinforced Polymers: From Nanoscale to Macroscale, Micro and Nano Technologies. - 2018. - P. 41-59. D0I:10.1016/b978-0-323-48221-9.00003-0.

19. Abbaslou, R.M.M. The effects of carbon concentration in the precursor gas on the quality and quantity of carbon nanotubes synthesized by CVD method / R. M.M. Abbaslou, J. Soltan, A.K. Dalai // Applied Catalysis A: General. - 2010. - Vol. 372(2).

- P. 147-152. DOI: 10.1016/j.apcata.2009.10.025.

20. Гришко, А.К. Методология управления качеством сложных систем / А. К. Гришко, Н. К. Юрков, И. И. Кочегаров // Тр. Междунар. симпоз. Надежность и качество. - Пенза, 2014. - № 2. - С. 377-379.

21. Рухов, А. В. Основные процессы синтеза углеродных нанотрубок методом газофазного химического осаждения / А. В. Рухов // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. - 2013. - Т. 56, № 9. - С. 117-121.

22. Кульметьева, В. Б. Влияние условий каталитического пиролиза паров этанола на характеристики углеродных нанотрубок / В.Б. Кульметьева, И.А. Мальцев // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. - С. 123-123.

23. Рухов, А.В. Процессы и реакционное оборудование производства углеродных наноматериалов: монография / А.В. Рухов. - М.: Академия Естествознания, 2013. - 133 с.

24. Бесперстова, Г.С. Влияние состава катализатора на характеристики синтезируемых углеродных нанотрубок / Г.С. Бесперстова, М.А. Неверова, А.М. Степанов, Е.А. Буракова, А Г. Ткачев // Фундаментальные исследования. - 2018.

- № 12. - С. 9-14.

25. Булярский, С.В. Особенности управляемой технологии углеродных нанотрубок / С.В. Булярский, А.С. Басаев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. - 2011. - № 2 (18). - С. 141152.

26. Bernardo, G.P.O. Ab initio molecular dynamics thermal decomposition of methane on Ni-Cu/y-Al2O3 catalysts for CNT production: Effect of Cu promoter / G. P. O. Bernardo, L. C. Abella, J. Auresenia et al. // Computational Condensed Matter. -2017. - Vol. 11. - P. 20-26 DOI: 10.1016/j.cocom.2017.03.004.

27. He, L. Carbon nanotubes formation and its influence on steam reforming of toluene over Ni/Al2O3 catalysts: Roles of catalyst supports / L. He, S. Hu, L. Jiang et al. // Fuel Processing Technology. -2018. - Vol. 176. - P. 7-14. https://doi.org/10.1016Zj.fuproc.2018.03.007.

28. Guo, Y. Effect of different catalyst preparation methods on the synthesis of carbon nanotubes with the flame pyrolysis method / Y. Guo, G. Zhai, Y. Ru et al. // AIP Advances. - 2018. - Vol. 8. 035111. https://doi.org/10.1063/1.5020936.

29. Фурсиков, П.В. Каталитический синтез и свойства углеродных нановолокон и нанотрубок / П.В. Фурсиков, Б.П. Тарасов // Альтернативная энергетика и экология. - 2004. - Т. 18. - № 10. - C. 24-40.

30. Царева, С. Ю. Влияние природы катализатора и параметров синтеза на морфологию многослойных углеродных нанотрубок, получаемых методом каталитического пиролиза углеводородов / С. Ю. Царева // Микросистемная техника. - 2004. - № 1. - С. 26-31.

31. Oberlin, А. High resolution electron microscope observations of graphitized carbon fibers / A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama // Carbon. - 1976. - Vol. 14 (133). - Р. 245-251.

32. Ebbesen T. W. Carbon nanotubes: preparation and properties / T. W. Ebbesen. - Florida: CRC Press. - 1997. -296 P.

33. Ненаглядкин, И.С. Математическое моделирование и оптимизация процесса получения углеродных нанотрубок (нановолокон): дис. ... канд. техн.

наук: 05.17.08, 02.00.04 / Ненаглядкин Илья Сергеевич. - М., 2005. - 174 с.

34. Буракова, Е.А. Наноматериалы: способы получения, методы диагностики, области применения [Электронный ресурс, мультимедиа]: учебное пособие / Е.А. Буракова, Т.П. Дьячкова, А.В. Рухов, Е.Н. Туголуков, А.И. Попов.

- Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2018.

35. Буянов, Р.А. Карбидный механизм образования углеродистых отложений / Р.А. Буянов, В.В. Чесноков, А.Д. Афанасьев. Кинетика и катализ. -1979. - № 4 - С. 207-215.

36. Буянов, Р.А. О процессах, происходящих в металлических частицах при каталитическом разложении на них углеводородов по механизму карбидного цикла // Р. А. Буянов, В. В. Чесноков // Химия в интересах устойчивого развития.

- 2005. № 13. - С. 37-40.

37. Рухов, А.В. Основные процессы и аппаратурное оформление производства углеродных наноматериалов: дис. ... докт. техн. наук: 05.17.08 / Рухов Артем Викторович. - Иваново, 2013. - 344 с.

38. Лобяк, Е.В. Структура и свойства углеродных и азотсодержащих углеродных нанотрубок, синтезированных каталитическим пиролизом с использованием полимолибдатов Со, М, Fe: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.04 / Лобяк Егор Владимирович. - Новосибирск, 2018. - 138 с.

39. Буянов, Р.А. О растворимости углерода в металлах подгруппы железа и некоторых следствиях из нее / Р.А. Буянов // Химия в интересах устойчивого развития, 2000, Т.8, №3, -С. 347-355.

40. Чесноков, В.В. Особенности механизма образования углеродных нанонитей с различной кристаллографической структурой из углеводородов на катализаторах содержащих металлы подгруппы железа / В.В. Чесноков, Р.А. Буянов // Серия. Критические технологии. Мембраны. - 2005. - № 4. - С. 75-79.

41. Раков, Э.Г. Получение тонких углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом на носителе / Э.Г. Раков // Успехи химии. - 2007. - Т. 76. - № 1. - С. 3-26.

42. Буянов, Р.А. Образование углеродных нитей при каталитическом разложении углеводородов / Р.А. Буянов, В.В. Чесноков // Журнал прикладной химии. - 1997. - Т. 70. - С. 978-990.

43. Красников, Д.В. Формирование активных центров катализаторов в процессах синтеза многослойных углеродных нанотрубок с контролируемыми свойствами: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.15 / Красников Дмитрий Викторович. -Новосибирск, 2016. - 156 с.

44. Avdeeva, L. B. Cobalt Catalysts of Methane Decomposition: Accumulation of the Filamentous Carbon / L.B. Avdeeva, D.I. Kochubey, Sh.K. Shaikhutdinov // Appl. Catal. A. - 1999. - Vol. 177. - P. 43-49.

45. Sivakumar, V. M. Optimized parameters for carbon nanotubes synthesis over Fe and Ni catalysts via methane CVD / V. M. Sivakumar, A. Z. Abdullah, A. R. Mohamed, S. P. Chai // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2011. - № 27. - P. 25-30.

46. Moisala, A. The role of metal nanoparticles in the catalytic production of single- walled carbon nanotubes — a review / A. Moisala, A.G. Nasibulin, E.I. Kauppinen // J. Phys. Condens. Matter. - 2003. - Vol. 15. - № 42. - P. 3011-3035. DOI: 10.1088/0953-8984/15/42/003.

47. Awadallah, A.E. Promoting effect of group VI metals on Ni/MgO for catalytic growth of carbon nanotubes by ethylene chemical vapour deposition / A.E. Awadallah // Chemical Papers. - 2015. - Vol. 69 (2). - P. 316-324. DOI: 10.1515/chempap-2015-0029.

48. Gu, B. Size and promoter effects on iron nanoparticles confined in carbon nanotubes and their catalytic performance in light olefin synthesis from syngas / B. Gu, Ch. Zhou, Sh. He et al. // Catalysis Today. - 2020. - Vol. 357. - P. 203-213. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2019.05.054.

49. Yudasaka, M. Mechanism of the Effect of NiCo, Ni and Co Catalysts on the Yield of Single-Wall Carbon Nanotubes Formed by Pulsed Nd:YAG Laser Ablation / M. Yudasaka, R. Yamada, N. Sensui et al. // J. Phys. Chem. B. - 1999. - Vol. 103. -№ 30. - P. 6224-6229.

50. Dhore, V. Experimental Analysis and Power Law Model of Multiwall Carbon Nanotubes Yield on Fe-Co-Ni Ternary Metal Catalyst / V. Dhore, W. S. Rathod, K. N. Patil // SSRN Electronic Journal. - 2017. DOI: 10.2139/ssrn.310161628.

51. Ezz, A. Synthesis and characterization of different morphological structures of nanocarbon by chemical vapor deposition over Fe-Ni-Co-Mo/MgO catalyst / A. Ezz, M. M. Kamel, G. R. Saad // Journal of Saudi Chemical Society. -2019. - Vol. 23 (6). - P. 666-677. DOI: 10.1016/j.jscs.2018.11.004.

52. Wang, H. Cobalt sulfide catalysts for single-walled carbon nanotube synthesis / H. Wang, G. Gu, Q. Chen et al. // Diamond and Related Materials. - 2021. -Vol. 114. 108288. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108288.

53. Qiu, L. Contact-Induced Phase Separation of Alloy Catalyst to Promote Carbon Nanotube Growth / L. Qiu, F. Ding // Phys. Rev. Lett. - 2019. - Vol. 123 (25). 256101. DOI: 10.1103/PhysRevLett. 123.256101.

54. Doustan, F. Growth of carbon nanotubes over Fe-Co and Ni-Co catalysts supported on different phases of TiO2 substrate by thermal CVD / F. Doustan, M. Akbarzadeh // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2016. - Vol. 24 (1). - P. 25-33. DOI: 10.1080/1536383X.2015.1106478.

55. Ильина, Ю.В. Исследование эффективности Fe-Ni катализатора для получения оптимального выхода одностенных углеродных нанотрубок / Ю.В. Ильина, А.А. Новакова, Т.Ю. Киселева и др. // Фуллерены и фуллереноподобные структуры в конденсированных средах. Изд. Национальной Академии Наук Беларуси. - Минск. - 2005. - С. 263-274.

56. Новакова, A.A. Углеродные наноструктуры, полученные на Fe-Ni катализаторе / A.A. Новакова, Т.Ю. Киселева, Ю.В. Ильина, Б.П. Тарасов, В. Е. Мурадян // ISJAEE. - 2004. - №3 (11). - С. 37-43.

57. Seraphin, S. Single-walled carbon nanotubed produced at high yield by mixed catalysts / S. Seraphin, D. Zhou // Appl. Phys. Lett. - 1994. - Vol. 64. - P. 2087-2093.

58. Al-Fatesh, A.S. Decomposition of methane over alumina supported Fe and Ni-Fe bimetallic catalyst: Effect of preparation procedure and calcination temperature /

A. S. Al-Fatesh, A. H. Fakeeha, A. A. Ibrahim et al. // Journal of Saudi Chemical Society. - 2018. - Vol. 22. - № 2. - P. 239-247.

59. Скичко, Е.А. Экспериментальное исследование кинетических закономерностей синтеза углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом газовых смесей переменного состава / Е.А. Скичко, Д.А. Ломакин, Ю.В. Гаврилов и др. // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 3 (2). - С. 414-418.

60. Dhore, V.G. Synthesis and Characterization of High Yield Multiwalled Carbon Nanotubes by Ternary Catalyst / V.G. Dhore, W.S. Rathod, K.N. Patil // J. Materials Today Proceedings. P. - 2018. - Vol. 5 (2). - P. 3432-3437. DOI: 10.1016/j.matpr.2017.11.589.

61. Лапидус, А.Л. Биметаллические кобальтовые катализаторы синтеза углеводородов из СО и Н2 / А.Л. Лапидус, М.. Цапкина, А.Ю. Крылова, Б. П Тонконогов // Успехи химии. - Т. 74. - Вып. 6. - 2005. - С. 634-645.

62. Yudasaka, M. Causes of different catalytic activities of metals in formation of single-wall carbon nanotubes / M. Yudasaka, Y. Kasuya, F. Kokai et al. // Appl.Phys. A. - 2002. - Vol. 74. - P. 377-381.

63. Kathyayini, H. Catalytic materials based on aluminium hydroxide, for the large scale production of bundles of multi-walled (MWNT) carbon nanotubes/ H. Kathyayini, I. Willems, A. Fonseca et al. // Catalysis Communications. - 2006. - Vol. 7 (3). - P. 140-147.

64. Kukovecz, A. Catalytic synthesis of carbon nanotubes over Co, Fe and Ni containing conventional and sol-gel silica-aluminas / A. Kukovecz, Z. Konya, N. Nagaraju et al. // Phys Chem. Chem. Phys. - 2000. - Vol. 2. - P. 3071-3076.

65. Ermakova, M.A. Decomposition of methane over iron catalysts at the range of moderate temperatures: the influence of structure of the catalytic systems and the reaction conditions on the yield of carbon and morphology of carbon filaments / M. A. Ermakova, D.Y. Ermakov, A.L. Chuvilin, G.G. Kuvshinov // Journal of Catalysis. -2001. - Vol. 201 (2). - P. 183-197.

66. Oncel, Ç. Carbon Nanotube Synthesis via the Catalytic CVD Method: A

Review on the Effect of Reaction Parameters / Ç. Öncel, Yu. Yürüm // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 200б. - Vol. 14 (1). - P. 17-37. DOI: 10.1080/153б3830500538441.

67. Hernadi, K. Fe-catalyzed carbon nanotube formation / K. Hernadi, A. Fonseca, J.B. Nagy et al. // Carbon. - 199б. - Vol. 34 (10). - P. 1249-1257.

68. Maroto Valiente, A. In situ study of carbon nanotube formation by C2H2 decomposition on an iron-based catalyst / A. Maroto Valiente, P. Navarro López, I. Rodríguez Ramos et al.// Carbon. - 2000. - Vol. 38 (14). - P. 2003-200б. DOI: 10.1016/S0008-6223(00)00049-X.

69. Li, Y. Growth of single-walled carbon nanotubes from discrete catalytic nanoparticles of various sizes / Y. Li, W. Kim, Y. Zhang // J. Phys. Chem. B. - 2001. -Vol. 105 (46). - P. 11424-11431. doi.org/10.1021/jp012085b.

70. Царева, С.Ю. Образование углеродных нанотрубок при каталитическом пиролизе углеводородов с железосодержащим катализатором / С.Ю. Царева, Е. В. Жариков и др. // Известия вузов. Электроника. - 2003. - № 1. - С. 20-24.

71. Willems, I. Control of the outer diameter of thin carbon nanotubes synthesized by catalytic decomposition of hydrocarbons / I. Willems, Z. Konya, J.-F. Colomer et al.// Chemical Physics Letters. - 2000. - Vol. 317. - P. 71-76.

72. Lee, M.W. Effect of Co and Ni nanoparticles formation on carbon nanotubes growth via PECVD / M.W. Lee, M.A.S.M. Haniff, A.S. Teh et al. // Journal of Experimental Nanoscience. - 2015. - Vol. 10 (16). - P. 1232-1241. DOI: 10.1080/17458080.2014.994679.

73. Kashi, M.B. Synthesis of High-quality Single- and Double-walled Carbon Nanotubes on Fe/MgO Catalysts / M.B. Kashi, R. Aghababazadeh, H. Arabi et al. // Nanomaterials and Nanotechnology. - 2016. - Vol. 6. 64030. DOI: 10.5772/64030.

74. Kashi, M.B. In situ fabrication of carbon nanotube-MgAl2O4 nanocomposite powders through hydrogen-free CCVD / M.B. Kashi, R. Aghababazadeh, H. Arabi et al. // Advanced Powder Technology. - 2014. - Vol. 25. -P. 250-254. D0I:10.1016/j.apt.2013.04.007.

75. Liu, H. Effects of bimetallic catalysts on synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes as nanoscale energetic materials / H. Liu, Y. Zhang, R. Li, et al. // Particuology. - 2011. - Vol. 9 (5). - P. 465-470. DOI: 10.1016/j.partic.2011.02.009.

76. Царева, С.Ю. Исследование влияния природы и размера частиц катализатора на образование нанотрубок в методе каталитического пиролиза углеводородов / С.Ю. Царева, Е.В. Жариков, А.Н. Коваленко // Наукоемкие технологии. - 2004. - № 6. - С. 38-42.

77. Ding, F. Molecular Dynamics Study of the Catalyst Particle Size Dependence on Carbon Nanotube Growth / F. Ding, A. Rosen, K. Bolton // Journal of Chemical Physics. - 2004. - Vol. 121(6). - P. 2775-2779.

78. Cheung, C.L. Carbon Nanotube Atomic Force Microscopy Tips: Direct Growth by Chemical Vapor Deposition and Application to High-Resolution Imaging / C. L. Cheung, J. H. Hafner, C. M. Lieber // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2000. - Vol. 97(8). - Р. 3809-3813.

79. Fiawoo, M. Evidence of Correlation Between Catalyst Particles and the Single-Wall Carbon Nanotube Diameter: A First Step Towards Chirality Control / M. Fiawoo, A. Bonnot, H. Amara // Physical Review Letters. - 2012. - Vol. 108 (19). 195503. DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.195503.

80. Chen, S.Y. Fabrication and Field Emission Property Studies of Multiwall Carbon Nanotubes / S.Y. Chen, H.Y. Miao, J.T. Lue // J. Physics D Applied Physics. -2003. - Vol. 37 (2). - P. 273-279.

81. Патент № 2415706 РФ. Металлоксидные катализаторы для выращивания углеродных нанотрубок из газовой фазы: № 2009140251/04: заявл. 30.10.2009: опубл. Бюл. № 10, 2011/ А.Г. Ткачев, А.В. Мележик, Т.П. Дьячкова, М.А.Ткачев.

82. Hoyos-Palacio, L. M. Catalytic effect of Fe, Ni, Co and Mo on the CNTs production / L.M. Hoyos-Palacio, A. G García, J.F Pérez-Robles // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2014. - Vol. 59 (1). 012005. DOI: 10.1088/1757-899X/59/1/012005.

83. Патент № 2427674 РФ. Способ получения волокнистых

углеродных структур каталитическим пиролизом: № 2009145971/05: заявл.

08.12.2009: опубл. Бюл. № 24, 2011./ В.Н. Постнов, А.Г. Новиков, А.И. Романычев.

84. Hiraoka, T. Selective synthesis of double-wall carbon nanotubes by CCVD of acetylene using zeolite supports / T. Hiraoka, T. Kawakubo, J. Kimura // Chem. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 382 (5-6). - P. 679-685.

85. Yao, D. Co-production of hydrogen and carbon nanotubes from real-world waste plastics: Influence of catalyst composition and operational parameters / D. Yao, Y. Zhang, P.T. Williams // Applied Catalysis B: Environmental. - 2018. - Vol. 221. - P. 584-597.

86. Ermakova, M.A. Effective catalysts for direct cracking of methane to produce hydrogen and filamentous carbon. Part I. Nickel catalysts / M.A. Ermakova, D.Yu. Ermakov, G. G. Kuvshinov // Applied Catalysis. - 2000. - № 201. - Р. 61-70.

87. Yudasaka, M. Specific conditions for Ni catalyzed carbon nanotube growth by chemical vapor deposition. / M. Yudasaka, R. Kikuchi, T. Matsui // Appl. Phys. Lett. - 1995. - Vol. 67. 2477.

88. Ostadhossein, A. Do Nickel and Iron catalyst nanoparticles affect the mechanical strength of carbon nanotubes et al. / A. Ostadhossein, K. Yoon, A. C. T. van Duin // Extreme Mechanics Letters. - 2018. - Vol. 20. - P. 29-37. https://doi.org/10.1016/j.eml.2017.12.007.

89. Seidel, R. Chemical vapor deposition growth of single-walled carbon nanotubes at 600 °C and a simple growth model / R. Seidel, G. S. Duesberg, E. Unger et al. // J Phys Chem B. -2004. - Vol. 108 (6). - P. 1888-1893. D0I:10.1021/jp037063z.

90. Chen, P. Growth of carbon nanotubes by catalytic decomposition of CH4 or CO on A Ni-MgO Catalyst / P. Chen, Н.-В. Zhang, G.-D. Lin et al. // Carbon. -1997. - Vol. 35. - P. 1495.

91. Zheng, L. In situ growing CNTs encapsulating nickel compounds on Ni foils with ethanol flame method as superior counter electrodes of dye-sensitized solar cells / L. Zheng, C. Bao, S. Lei at al. // Carbon. - 2018. - Vol. 133. - P. 423-434. https://doi.org/10.1016Zj.carbon.2018.03.062.

92. Таранушич, В.А. Технология катализаторов: учебное пособие / В.А.

Таранушич, А.П. Савостьянов, С.И. Сулима, Н.Д. Земляков, В.Г. Бакун, Г.Б. Нарочный, В.Б. Ильин, В.В. Пономарев. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012 - 96 с.

93. Мухленов, И.П. Технология катализаторов: монография / И.П. Мухленов [и др.]. -Л.: Химия, 1989. - 272 с.

94. Dupuis, A.C. The catalyst in the CCVD of carbon nanotubes - a review / A.C. Dupuis // Prog. Mater. Sci. - 2005. - Vol. 50. - P. 929-961.

95. Nagaraju, N. Alumina and silica supported metal catalysts for the production of carbon nanotubes / N. Nagaraju, A. Fonseca, Z. J. Konya // Mol. Catal. A: Chem. - 2002. - Vol. 181. -P. 57-62.

96. Chesnokov, V.V. Effect of "Cobalt-Carbon Nanotubes" Catalysts on Anthracene Coking / V.V. Chesnokov, A.S. Chichkan, V.N. Parmon // Doklady Physical Chemistry. - 2019. - Vol. 484 (2) - P. 32-35. https://doi.org/10.1134/S0012501619020015.

97. Esteves, L.M. Carbon nanotubes as catalyst support in chemical vapor deposition reaction: A review / L.M. Esteves, H.A. Oliveira, F.B. Passos // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2018. - Vol. 65. - P. 1-12.

98. Hernadi, K. Catalytic synthesis of carbon nanotubes using zeolite support / K. Hernadi, A. Fonseca, J. B. Nagy // Zeolites. - 1996. - Vol. 17 (5-6). - P. 416-423.

99. Anthonysamy, S.B.I. A review of carbon-based and non-carbon-based catalyst supports for the selective catalytic reduction of nitric oxide / S.B.I. Anthonysamy, S.B. Afandi, M. Khavarian et al. // Beilstein J. Nanotechnol. - 2018. -Vol. 9. - P. 740-761. doi:10.3762/bjnano.9.68.

100. Елумеева, К.В. Каталитическое получение многослойных углеродных нанотрубок с регулируемыми свойствами: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.15 / Елумеева Карина Владимировна - Новосибирск, 2012. - 158 с.

101. Ghanbari, H. Fantastic Improvement in Quality and Quantity of Carbon Nanotubes Synthesized on Al2O3-SiO2 Supports by N2 Pretreatment / H. Ghanbari, R. Aghababazadeh, A. Mirhabibi, R.M. Brydson // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2011. - Vol. 11 (10). - P. 8835-8843. DOI:

http : //dx.doi. org/10.1166/jnn.2011.3487.

102. Li, N. Role of surface cobalt silicate in single-walled carbon nanotube synthesis from silica-supported cobalt catalysts / N. Li, X. Wang, S. Derrouiche et al. // ACS Nano. - 2010. - Vol. 4 (3). - P. 1759-1767.

103. Wang, H. Chiral-Selective CoSO4/SiO2 Catalyst for (9,8) Single-Walled Carbon Nanotube Growth / H. Wang, L. Wei, F. Ren et al. // ACS Nano. - 2013. - Vol. 7 (1). - P. 614-626.

104. Wang, H. Diameter-Selective Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes on Supported Cobalt Catalysts / H. Wang, L. Yang, P. Chen et al. // Nano. -2019. - Vol. 14, - № 08. 1950106. DOI: 10.1142/S1793292019501066.

105. Angulakshmi, V.S. Effect of Syntesis Temperature on the Growth of Multiwalled Carbon Nanotubes from ZEMAYS Oil as Evidenced by Structural, Raman and XRD Analyses / V.S. Angulakshmi, S. Karthikeyan, P.S. Syed Shabudeen // Rasayan J. Chem. - 2015. - Vol. 8 (1). - P. 1-7.

106. Awadallah, A.E. Effect of structural promoters on the catalytic performance of cobalt-based catalysts during natural gas decomposition to hydrogen and carbon nanotubes / A.E. Awadallah, A.A. Aboul-Enein, M.M. Yonis et al. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2016. - Vol. 24 (3). - P. 181-189. DOI: 10.1080/1536383X.2015.1132206.

107. Патент № 2373995 РФ. Способ получения высокодисперсных нанесенных катализаторов и синтез углеродных нанотрубок: № 2008143617/04: заявл. 01.11.2008: опубл. Бюл. № 33, 2009. / В. Л. Кузнецов, А.Н. Усольцева.

108. Bankole, M.T. Optimization of supported bimetallic (Fe-Co/CaCO3) catalyst synthesis parameters for carbon nanotubes growth using factorial experimental design / M.T. Bankole, I.A. Mohammed, A.S. Abdulkareem et al. // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 749. - P. 85-102. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2018.03.150.

109. Oyewemi, A. Controlled Syntheses of Multi-walled Carbon Nanotubes from Bimetallic Fe-Co Catalyst Supported on Kaolin by Chemical Vapour Deposition

Method / A. Oyewemi, A.S. Abdulkareem, J.O. Tijani et al. // Arabian Journal for Science and Engineering. - 2019. - Vol. 44 (6). - P. 5411-5432.

110. Кульметьева, В.Б. Влияние состава Ni-Y катализатора на синтез углеродных нанотрубок / В.Б. Кульметьева, И.А. Мальцев, В.Э. Чувашов // Вестник ПНИПУ. - 2016. - № 1. - С. 63-76.

111. An, H. Atomic-scale structural identification and evolution of Co-W-C ternary SWCNT catalytic nanoparticles: High-resolution STEM imaging on SiO2 / H. An, A. Kumamoto, R. Xiang et al. // Sci. Adv. - 2019. - Vol. 5 (5). eaat9459. DOI: 10.1126/sciadv.aat9459.

112. Chen, L. The effect of reaction temperature on the diameter distribution of carbon nanotubes grown from ethylene decomposition over a Co-La-O catalyst / L. Chen, H. Liu, K.Yang et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2008. - Vol. 112 (2). - p. 407-411.

113. Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 520 с.

114. Kitiyanan, B. Controlled production of single-wall carbon nanotubes by catalytic decomposition of CO on bimetallic Co-Mo catalysts / B. Kitiyanan, W. E. Alvarez, J. H. Harwell et al. // Chem. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 317 (3-5). - P. 497-503.

115. Hu, M. Morphology and chemical state of Co-Mo catalysts for growth of single-walled carbon nanotubes vertically aligned on quartz substrates / M. Hu, Y. Murakami, M. Ogura // J. Catal. - 2004. - Vol. 225 (1). - P. 230-239.

116. Lee, K-Y., Seah, C-M., Yeoh, W. M., Chai, S.-P., Mohamed, A. R. The role of molybdenum as catalyst promoter in the growth of carbon nanotubes. Molybdenum Characteristics, Production and Applications. 2012. New York: Nova Science Publishers. - P. 201 - 214.

117. Santhosh, C. Growth of Carbon Nanotubes Using MgO Supported Mo-Co Catalysts by Thermal Chemical Vapor Deposition Technique / C. Santhosh, M. Saranya, S. Felix // Journal of Nano Research. - 2013. - Vol. 24. - P. 46-57.

118. Wang, G. Preparation and evaluation of molybdenum modified Fe/MgO

catalysts for the production of single-walled carbon nanotubes and hydrogen-rich gas by ethanol decomposition / G. Wang, J. Wang, H. Wang // Journal of Environmental Chemical Engineering. - 2014. - Vol. 2. - P. 1588-1559.

119. Pradhan, B. K. CVD synthesis of single wall carbon nanotubes / B. K. Pradhan, A. R. Harutyunyan, U. J. Ki // Fuel Chemistry Division Preprints. - 2002. -Vol.47 (2). - P. 431-433.

120. Awadallah, A. E. Influence of Mo or Cu doping in Fe/MgO catalyst for synthesis of single-walled carbon nanotubes by catalytic chemical vapor deposition of methane / A. E. Awadallah, A. A. Aboul-Enein, M. A. Azab et al. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2017. - Vol. 25 (4). - P. 256-264. DOI: 10.1080/1536383X.2017.1283619.

121. Alvarez, W. E. Synergism of Co and Mo in the catalytic production of single-wall carbon nanotubes by decomposition of CO / W. E. Alvarez, B. Kitiyanan, A.Borgna et al. // Carbon. - 2001. - Vol. 39 (4). - P. 547-558.

122. Park, K. H. Single-walled carbon nanotubes are a new class of ion channel blockers / K. H. Park, M. Chhowalla, Z. Iqbal // J. Biol Chem. - 2003. - Vol. 278 (50). - P. 50212-50216.

123. Xu, X. Controllable synthesis of carbon nanotubes by changing the Mo content in bimetallic Fe-Mo/MgO catalyst / X. Xu, S. Huang et al.// Materials Chemistry and Physics. - 2011. - Vol. 127, P. 379-384. DOI: 10.1016/j.matchemphys .2011.02.028.

124. Liu, H. Effects of bimetallic catalysts on synthesis of nitrogen-doped carbon nanotubes as nanoscale energetic materials / H. Liu, Y. Zhang, R. Li et al. // Particuology. Chinese Society of Particuology - 2011. - Vol. 9 (5). - P. 465-470.

125. Патент № 2258031 РФ. Способ получения углеродного материала: № 2004103778/15: заявл. 10.02.2004: опубл. Бюл. № 22, 2005 / Э.Г.Раков, С.Н.Блинов

126. Karima, M. The impact of cadmium loading in Fe/alumina and synthesis temperature on carbon nanotubes growth by chemical vapour deposition method / M. Karima, A. Badiei, P. Zarabadi-Poor // J. Sci. Islam. Repub. Iran. - 2015. - Vol. 26. - P. 17-24.

127. An, H. Atomic-scale structural identification and evolution of Co-W-C ternary SWCNT catalytic nanoparticles: High-resolution STEM imaging on SiO2 / H. An, A. Kumamoto, R. Xiang et al // Science Advances. - 2019. - Vol. 5 (5). eaat9459 DOI: 10.1126/sciadv.aat9459.

128. Yang, F. Chirality-specific growth of single-walled carbon nanotubes on solid alloy catalysts / F. Yang, X. Wang, D. Zhang et al. // Nature. - 2014. - Vol. 510. - P. 522-524.

129. Bodiba, V. Production of CNT yarns for use as filaments in incandescent bulb: effect of carbon source and state of catalyst on production of CNT / V. Bodiba, E. Igbokwe, N. Mahangani et al. // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 413 (1). 012027. DOI: 10.1088/1757-899X/413/1/012027.

130. Allaedini, G. Carbon nanotubes via different catalysts and the important factors that affect their production: A review on catalyst preferences / G. Allaedini, S. M. Tasirin, P. Aminayi et al. // International Journal of Nano Dimension. - 2016. -Vol. 7 (3). - P. 186-200. DOI: 10.7508/ijnd.2016.03.002.

131. Корнеева, Ю.В. Структурные превращения в металлических частицах катализаторов в различных процессах синтеза углеродных нанотрубок: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07, 01.04.17 / Корнеева Юлия Викторовна. - М., 2008. - 134 с.

132. Bai, X. Effects of temperature and catalyst concentration on the growth of aligned carbon nanotubes / X. Bai, D. Li, Y. Wang et al. // Tsinghua Sci. Technol. -2005. - Vol. 10. - P. 729-735.

133. Flahaut, E. Synthesis of single-walled carbon nanotubes using binary (Fe, Co, Ni) alloy nanoparticles prepared in situ by the reduction of oxide solid solutions / E. Flahaut, A. Govindaraj, A. Peigney et al. // Chem. Phys. Lett. - 1999. - Vol. 300. - P. 236-242. doi: 10.1016/S0009-2614(98)01304-9.

134. Magrez, A. Growth of carbon nanotubes with alkaline earth carbonate as support / A. Magrez, J. W. Seo, Cs. Miko et al. // J. Phys. Chem. B. - 2005. - Vol. 109. - P. 10087-10091. doi: 10.1021/jp050363r.

135. Kim, K. J. The effect of carbon nanotube diameter on the electrical, thermal, and mechanical properties of polymer composites / K. J. Kim, M.-Y. Huh, W.-

S. Kim et al. // Carbon Letters. - 2018. - Vol. 26. - P. 95-101. DOI: 10.5714/CL.2018.26.095.

136. Liao, X. Z. Effect of catalyst composition on carbon nanotube growth / X. Z. Liao, A. Serquis, Q. X. Jia et al. // Applied Physics Letters. - 2003. - Vol. 82 (16). -P. 2694-2696. DOI: 10.1063/1.1569655.

137. Ni, L. Kinetic study of carbon nanotube synthesis over Mo/Co/MgO catalysts / L. Ni, K. Kuroda, Ling-Ping Zhou et al. // Carbon. - 2006. - Vol. 44. - P. 2265-2272.

138. Kibria, A.K.M.F. Synthesis of carbon nanotubes over nickel-iron catalysts supported on alumina under controlled conditions / Kibria A.K.M.F., Mo Y. H., Nahm K.S. // Catalysis Letters. - 2001. - Vol. 71 (3-4). - P . 229-236.

139. Ткачев, А.Г. Разработка технологии и оборудования для промышленного производства наноструктурных углеродных материалов: дис. ... д-ра тех. наук: 05.17.08/Ткачев Алексей Григорьевич. - Тамбов, 2008. - 400 с.

140. Ibrahim, R. Carbon Nanotube-Quicklime Nanocomposites Prepared Using a Nickel Catalyst Supported on Calcium Oxide Derived from Carbonate Stones / R. Ibrahim, M. Z. Hussein, N. A.Yusof et al. // Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9. 1239. doi: 10.3390/nano9091239.

141. Couteau, E. CVD synthesis of high-purity multiwalled carbon nanotubes using CaCO3 catalyst support for large-scale production / E. Couteau, K. Hernadi, J. W. Seo et al. // Chem. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 378. - P. 9-17. doi: 10.1016/S0009-2614(03)01218-1.

142. Антонов, А.Ю. Размерные эффекты в каталитических свойствах платины и серебра в отношении реакций гомомолекулярного изотопного обмена водорода: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.04 / Антонов Алексей Юрьевич. М., 2012. - 165 с.

143. Cassell, A.M. Large-scale CVD synthesis of single walled carbon nanotubes / A.M. Cassell, J.A. Raymakers, J. Kong et al. // J. Phys. Chem. B. - 1999. -Vol. 103 (31). - P. 6484-6492.

144. Варламова, Т.В. Изучение закономерностей формирования углеродных нанотрубок и катализаторов для их получения / Т.В. Варламова, А. Е. Лясова // Успехи в химиии и химическогй технологии. 2014. -Т. XXVIII. - № 10. -С. 42-45.

145. Буранова, Ю.С. Изучение нанотрубок с кобальтом в качестве наполнителя методами просвечивающей электронной микроскопии / Ю.С. Буранова // Труды МФТИ. - 2011. - Т. 3. - № 3. - С. 30-41.

146. Царева, С.Ю. Исследование влияния вида, размера и концентрации частиц катализатора на образование углеродных нанотрубок при каталитическом пиролизе углеводородов / С.Ю. Царева [и др.] // IV Междунар. науч.-техн. конф. Электроника и информатика. - 2002. - С. 135.

147. Жариков, Е.В. Изучение возможности контролируемого роста углеродных нанотрубок при каталитическом разложении жидких углеводородов / Е.В. Жариков, С.Ю. Царева, А.Н. Коваленко // Междунар. науч. конф. Кристаллизация в наносистемах. - Иваново. - 2002. - С. 27.

148. Гришин, Д.А. Синтез углеродных нанотрубок пиролизом метана: дис. ... канд. хим. наук: 05.17.07, 02.00.04 / Гришин Дмитрий Александрович. - М., 2005. - 134 с.

149. Zhang, Y. Imaging as-grown single-walled carbon nanotubes originated from isolated catalytic nanoparticles / Y. Zhang, Y. Li, W. Kim et al. // App Phys A. -2002. - Vol. 74 (3). - P. 325-328.

150. Kukovitsky, E.F. Correlation between metal catalyst particle size and carbon nanotube growth / E.F. Kukovitsky, S.G. L'vov, N.A. Sainov et al. // Chemical Physics Letters. - 2002. - Vol. 355 (5-6). - P. 497-503.

151. Cheung, C. L. Diameter-Controlled Synthesis of Carbon Nanotubes / C. L. Cheung, A. Kurtz, H. Park et al. // J. Phys. Chem. B. - 2002. - Vol. 106 (10). - P. 24292433. DOI 10.1021/jp0142278.

152. Zhao, T. Synthesis of Carbon Nanotubes using Cu-Cr-O as Catalyst by Chemical Vapor Deposition / Zhao T., Zhao T., Liu P. et al. // Journal of Wuhan

University of Technology-Mater. Sci. Ed. - 2014. - Vol. 29 (5). - P. 928-932. doi: 10.1007/s11595-014-1022-4.

153. Yao, C. Experimental study on microreactor-based CNTs catalysts: Preparation and application / C. Yao, W. Bai, L. Geng et al. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2019. - Vol. 583. 124001. doi:10.1016/j.colsurfa.2019.124001.

154. Ali, I. A new approach to the economic synthesis of multi-walled carbon nanotubes using a Ni/MgO catalyst / I. Ali, T.S. AlGarni, E. Burakova et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2021. - Vol. 261. 124234.

155. Burakova, E.A. Effect of ultrasound on catalytic system for synthesizing carbon nanomaterials / E.A. Burakova, A.E. Burakov, E.Y. Filatova et al. // Theor Found Chem Eng. 2014. - Vol. 48. - P. 493-496.

156. Oruji, S. Combination of precipitation and ultrasound irradiation methods for preparation of lanthanum-modified Y zeolite nano-catalysts used in catalytic cracking of bulky hydrocarbons / S. Oruji, R. Khoshbin, R. Karimzadeh // Materials Chemistry and Physics. - 2019. - Vol. 230. - P. 131-144.

157. Horikoshi, S. Role of microwaves in heterogeneous catalytic systems / S. Horikoshi, N. Serpone // Catal. Sci. Technol. - Vol. 4 (5). - 2014. - P. 1197-1210.

158. Shi L. Study on ultrasound-assisted precipitation for preparing Ni/Al2O3 catalyst / L. Shi, Z. Zhang, R. Wang et al. // Ultrasonics Sonochemistry. - 2020. - Vol. 67. 105107.

159. Dlamini, W.M. Microwave radiation in the modification of iron Fischer-Tropsch catalysts / W.M. Dlamini, N.J. Coville, M.S. Scurrell // J. Mol. Catal. A: Chemical. - 2015. - Vol. 409. - P. 19-25.

160. Rümmeli, M.H. Synthesis of carbon nanotubes with and without catalyst particles / M.H. Rümmeli, A. Bachmatiuk, F. Börrnert et al. // Nanoscale Res Lett. -2011. - Vol. 6. 303. doi: 10.1186/1556-276X-6-303.

161. Симунин, М.М. Методы приготовления катализаторов для роста углеродных нанотрубок методом каталитического пиролиза этанола //

Микроэлектроника и наноинженерия 2008 Международная научно-техническая конференция Тезисы докладов. М. 2008. - С . 85-86.