Содержание к диссертации
Cip.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИ IЕРАТУРЫ 7
1.1. Введение 7
1.2. Образование аэрозольных атреіашв железа 9
Термическое разложение паров Ге(СО)5 9
Морфолоіия и механизм образования аэрозольных arpeiaiou 11
1.3. Образование аэрозольных сажиаых частиц при пиролизе пропана.
Структура сажисіьіх часінц 18
1.3.1. Механизм образования сажи при пиролизе пропана 18
1.3.2, Структура сажистых чаешц 23
1.4. Механизм образования углеродных шшотрубок с >часіием частиц
подгруппы железа; их характерные тины и сіруктура 25
Механизм образования углеродных напотр>бок с участием чаешц подфуппы железа 25
Типы и структура ) ілеродных напотрубок/нановолокон 28
1.5. О природе парамагнетизма углеродных наногр)бок/нановолокон,
сажи 31
01 IP )ыеродны\ наногрубок/наново.чокоп 32
Э1 IP сажи 34
Фсрро- и суперпараматнешзм металлических наночаешц подгруппы железа и их карбидов 36
Заключение 41 ГЛАВА II. МОРФОЛОГИЯ АГРЕГАТОВ ЖЕЛЕЗА, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПИРОЛИЗЕ СМЕСИ Ге(СО)5гАг 43
Введение 43
Экспериментальная методика 44
Резулыаш 50 2.3.1. Кинешка распада Fe(CO)j 50
Морфолої ия аїреї аюв железа 50
Фазовый состав агреї аюв железа 66
2.4. Обсуждение 66
2.4.1, Кинетика распада Ре(СО)з 66
2.4.2. Морфология агреіаюв железа 68
2.5. Заключение 70
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИИ АЭРОЗОЛЕОНРАЗОВАПИЯ ПРИ
ПИРОЛИЗЕ ПРОПАНА/КЕНЗОЛА И ПРИ СОВМЕСІНОМ ПИРОЛИЗЕ
C3H8iFe(CO)5 71
Введение 71
Экспериментальная методика 72
3.2.1. Получение сажистых частин 72
3.2.2. Получение аэрозольныч аїрегаюв, состоящих из уїлеродньїх
нанотрубок и частиц Ге3С 74
3.3. Экспериментальные результаты 76
3.3.1. Образование сажистых аэрозольных частиц 76
3.3.2. Образование аэрозольных аїреіаюв, состоящих из )ідсродньіх
нанотр) бок и частиц Гс3С 86
3.4. Обс)ждснис 97
3.4.1. Сравнение эффективности превращения пропана и бензола в
сажистые чаешцы 97
3.4.2. Эволюция морфологии аэрозольных аїреіаюв, образ>юіцихся при
пиролизе смеси І:е(СО)іі-СзІ Is^Ar 99
3.5. Заключение 103
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ САЖИСТЫХ И Fe3C -
УГЛЕРОДНЫХ АГРЕГАТОВ МЕ1 ОДАМИ ЭПР И МАГИИ ШОЙ
ВОСПРИИМЧИВОСІИ 105
Введение 105
Экспериментальная методика 106
Методика пршотопления образцов сажи и I'CjC-) і лерод 106
ЭПР >ілерода в образцах сажистых и I;ejC-ji.iepo;uibix чаешц 106
4.2,3. Маїнипше сіюйсіва Fe3C частиц « образце Ге3С-уі:іеродіп,іх
часіиц 107
4.2.4,1 ЮМ и І ЮМ ВР анализ сажисшх часіиц и [:ЄзС->і:іеродш>і\
часіиц 107
4.3. Экспериментальные результат ы и обсуждение 107
Форма и размер сажистых частиц и Fe3C-yi л сродных частиц 107
Анализ g-фактора, концсіпрации парамапшшых цеп грон и ширины ЭПР линий уїлерода ваку)чиропанных образцов сажи и Ге3С-уі.іерод 108
Влияние кислорода на спектр ЭПР углерода в образцах фазы I
и фазы II 108
4.3.3. Модификация маї питых спойств частиц Fe3C газообразными 02,
ІЬОиСО 119
4.4. Заключение 123
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТІ И ВЫВОДЫ 125
ЛИТЕРАТУРА 128
Введение к работе
Процессы пиролиза и юрения углеводородов сопровождаются образованием аэрозольных сажистых часіип, загрязняющих атмосферу [1]. Кроме ЮІ о, в настоящее время актуальным становится заірязнение атмосферы утлеродными наноірубками (УН) в технолотических процессах при совместном пиролизе углеводородов и металлсодержащих предшественников [2]. Данные аэрозольные загрязнения оказывают сущесівенное негативное влияние на здоровье людей [3]. Токсичность части определяется их морфологией. В частности, известно, чю сажистые цепочечные аїреіаіьі могут адсорбироваїь леї колету чиє оріапические соединения более эффективно, чем компактные агреіатьі [4\. Сажисгые частицы (или аїрсіаіьі сажистых частиц) размером -0.1 мкм могут проникай, и оставаться в альвеолярной облаеіи леїких живых оріанизмов, вызывая муіаіенньїй и канцероіенш.ій эффект [5].
Другим фактором, определяющим степень юксичпости аэрозольных аїреіаюв, является наличие в их струкіуре радикальных ценіров. В частности, известно, что свободные радикалы, стабилизированные на поверхности утдеродсодержащих частиц, участвуют в окислиіельпо-восстановиїельном цикле превращений, в результате которою формируются биологически активные супероксидиые и тидроксидные радикалы [6].
Таким образом, актуальна задача исследования процессов образования а)розолытых частиц при пиролизе утлеводородов, а также их смесей с металлсодержащими предшественниками. Важным аспектом является исследование радикальных центров, локализованных па поверхности частиц. Кроме тою, такие исследования моїу і быть полезными для ошимизации производства УІІ.
Целью работы было исследование люлюции морфолоіии аїреіагов при совместном пиролизе пропана и иешакарбонила железа. При эюм были сформулированы задачи: (а) изучение кинетических особенностей разложения пеніакарбонила железа и пропана и (б) изучение влияния различных факторов (конценірации реатенгов, температуры пиролиза, наличие дальнодействующих взаимодейеівий при коаіуляции) на морфолої ню образующихся агрегатов.
Также рабош включала в себя исследование особенностей структуры аїрегатов, образующихся при пиролизе пропана и при совместном пиролизе пропана и пентакарбонила железа. При этом ставились задачи: (а) изучение доступности (по отношению к окружающим тазам) радикальных центров уїлерода, образующеюся в этих двух различных процессах и (б) изучение модификации машишых свойств частиц карбида железа (как составных частей агретатов, образующихся при совместном пиролизе пропана и пентакарбонила железа) под действием различных тазообразных веществ.
