Введение к работе
Актуальность темы. Среди технически важных материалов заметную долю составляют такие, которые на конечной стадии их производства являются смесью целевого компонента с углеродным материалом (сажей, графитом и т.д.). Особое место в этих материалах занимают те из них, в которых и сам целевой компонент является углеродным материалом. К ним относятся, например, алмаз взрывного и статического синтеза и фуллерены. В этом случае обогащение и очистка целевых компонентов от примесей базируются на отличии в скорости химических реакций различных кристаллических модификаций углерода с используемыми реагентами. Существующие методы обогащения целевых продуктов от примесей (растворение кислотами при очистке алмазов и экстракция органическими растворителями при очистке фуллеренов), несмотря на определенные достоинства, обладают и рядом недостатков, таких как длительность процессов, экологические трудности и неизбежное загрязнение целевого продукта. Поэтому поиск и разработка альтернативных методов обогащения таких технических продуктов являются актуальными и необходимыми.
Газоразрядная плазма пониженного давления используется для осуществления целого ряда технологических процессов, важной стадией которых является окисление. Специфичность плазменного окисления и его сильное отличие от термического делают возможным его применение в различных практических и аналитических целях. Имеющиеся в литературе данные по окислению графита, алмаза и углей свидетельствуют о различной скорости их окисления в кислородной неравновесной плазме. Однако описанные в литературе эксперименты проводились на разных экспериментальных установках и при разных технологических условиях, что не позволяет обобщить и применить полученные авторами результаты. Поэтому целостное
обобщающее исследование по окислению различных кристаллических модификациі углерода в кислородной неравновесной плазме тлеющего разряда постоянного тою позволило бы разработать основы технологии обогащения технических продуктої синтеза фуллеренов и алмаза.
Псль работы. Установить особенности окисления различных кристаллически модификаций углерода в неравновесной плазме тлеющего разряда постоянного тока разработать основы технологии обогащения смеси углеродных веществ по материалу наиболее совершенной структурой.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующі основные задачи:
-
Рассмотреть процессы, протекающие в плазме кислорода и водорода условиях неизотермических форм разряда;
-
Получить данные по кинетическим особенностям взаимодействия различнь кристаллических модификаций углерода с плазмой тлеющего разря; постоянного тока;
-
Определить влияние различных факторов на скорость взаимодействі изучаемых материалов;
-
Подтвердить различными методами анализа возможность обогащения сме< углеродных материалов по материалу с наиболее совершенной структурой;
-
Установить зависимость степени обогащения различных технически продуктов от ряда технологических параметров;
-
Подобрать оптимальные технологические параметры для обогащен технических продуктов синтеза фуллеренов и алмазов.
Натчняя новизна.
-
Получены данные по кинетическим особенностям окисления различных кристаллических модификаций углерода в условиях неравновесной кислородной плазмы тлеющего разряда;
-
Показано, что в условиях эксперимента материалы с наиболее совершенной структурой окисляются с наименьшей скоростью;
-
Методами ИК-, масс-спектроскопии и рентгенофазового анализа установлен эффект обогащения технических продуктов синтеза фуллеренов и алмазов по целевому компоненту;
-
Определена зависимость скорости окисления и степени обогащения различных технических продуктов от ряда технологических факторов;
-
Подобраны оптимальные технологические параметры для обогащения различных технических продуктов.
-
Изучены продукты взаимодействие фуллереновой сажи с водородной плазмой тлеющего разряда методами ИК- и масс-спектроскопии.
-
Выявлена зависимость скорости и характера взаимодействия фуллереновой сажи с водородной плазмой тлеющего разряда от давления.
-
Предложены принципы технологии обогащения технических продуктов взрывного и статического синтеза алмаза, электродугового синтеза фуллеренов, а также продуктов карботермического синтеза путем обработки материала в неравновесной плазме тлеющего разряда.
Практическая ценность и реализация работы.
Разработаны основы технологии обогащения технических продуктов взрьшного и гатического синтеза алмаза и электродугового синтеза фуллеренов. Изучены факторы, чияющие на скорость и степень обогащения материалов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции аспирантов СПбГТИ (ТУ) /Санкт-Петербург, 1997/; на 3-й международной конференции «Фуллерены и атомные кластеры» /Санкт-Петербург, 1997/; на Всероссийской конференции «Физико-химические проблемы создания керамики специального и общего назначения на основе синтетических и природных материалов» /Сыктывкар, 1997/; на научно - техническом совещании «Электротермия - 98» /Санкт - Петербург, 1998/, на заседаниях секции электротермии СПб отделения РХО им. Д.И. Менделеева.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в шести печатных работах, две статьи находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы, включающего 225 источников. Работа изложена на 189 страницах машинописного текста, содержит 63 рисунка и 1 таблицу.
