ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условные обозначения из "Образование углерода из углеродов газовой фазы" Пироуглерод — это монолитное углеродное тело, которое повторяет геометрическую форму той поверхности, на которой он образуется в виде слоя. Углеродные нити, или волокна, имеют форму цилиндрических игл или волокон, длина которых на несколько порядков превышает их диаметр. И наконец, сажа представляет собой вещество, состоящее из совокупности субмикроскопических углеродных частиц сферической (или близкой к сфери ческой) формы. [c.7] Как правило, граница между этими структурными классами выравнена достаточно Чётко. Следует указать только, что в тех случаях, когда диаметры волокон волокнистого углерода лежат в пределах размеров сажевых частиц, т. е. не превышают 1000 А, такой волокнистый углерод внешне не отличается от сажи и часто ошибочно принимается за нее. В этом случае идентификация двух продуктов возможна только с помощью электронного микроскопа. [c.7] Все углеродные продукты построены из сеток графитовых шестигранников. Несколько таких параллельно расположенных сеток образуют пакеты , или кристаллиты. Но в отличие от графита, в котором все сетки расположены одна над другой в строгом порядке, в результате чего графит имеет трехмерно упорядоченную структуру, сетки, составляющие пакеты пироуглерода, произвольно повернуты относительно их общей нормали. [c.8] Таким образом, структура углеродных продуктов, образующихся из газовой фазы, содержит лишь элементы графитовой структуры, а в целом значительно менее упорядочена, чем графит. Основное различие внутренней структуры углеродных продуктов перечисленных классов определяется относительным расположением пакетов. [c.8] Пироуглерод образуется на нагретых каталитически неактивных поверхностях. Пакеты графитовых сеток, образующие структуру пироуглерода, расположены примерно параллельно поверхности, на которой он выделяется. Пироуглерод имеет поэтому более или менее ярко выраженную текстуру. [c.8] Углеродные нити получаются на каталитически активных участках поверхности, представляющих собой либо участки, содержащие атомы металла (прежде всего, группы железа), либо места дислокации. Пакеты графитовых сеток в углеродных нитях расположены параллельно длинной оси нити [1]. [c.8] В отличие от процесса образования пироуглерода и углеродных нитей образование сажи — объемный процесс. По аналогии со структурой пироуглерода и углеродных нитей пакеты графитовых сеток в сажевых частицах должны быть расположены по сферическим поверхностям. Однако это имеет место только для относительно крупных частиц термической сажи [2]. Сферическая симметрия частиц более дисперсных саж не доказана, и вопрос об их структуре не может считаться решенным [3]. [c.8] Единой теории и общепринятых представлений о химическом механизме и физико-химических основах процесса образования углерода из газовой фазы нет. Обзор существующих точек зрения содержится в книгах [6—9]. Однако каков бы ни был химический механизм процесса, он должен подчиняться физико-химическим закономерностям образования новой фазы. В частности, возникновение углерода в виде сажи должно подчиняться закономерностям образования новой дисперсной фазы, т. е. определяться двумя одновременно протекающими процессами образованием зародышей и их ростом. Причем лимитирующим должен быть процесс образования зародышей [10—12]. Таким образом, возникновение сажи аналогично образованию твердой дисперсной фазы при конденсации. В этом смысле механизмы образования сажи и снега аналогичны. Однако лежащая в основе образования сажи химическая реакция разложения углеводорода приводит к глубокому качественному различию процессов образования сажи и новой фазы при конденсации, протекающей в отсутствие химической реакции. Это различие определяется прежде всего механизмом образования зародыша. При конденсации зародышем являются возникающие в результате флуктуаций частицы, состоящие из нескольких молекул. Подобная частица не может быть зародышем сажевой частицы, так как она не может дать начало химической реакции, сопровождающейся выделением углерода. Такой частицей может быть только осколок молекулы, т. е. радикал. Причем этот радикал должен быть способен вступить в реакцию с исходной молекулой углеводорода с образованием нового, более тяжелого и богатого углеродом радикала. Это различие объясняется следующими причинами. При конденсации размеры зародыша определяются пересыщением системы. Если размеры частицы меньше критических, то равновесное давление пара над ней больше, чем давление в газовой фазе, и ее рост за счет конденсации невозможен. Такая частица термодинамически неустойчива и не только не может расти, но неизбежно должна распасться. [c.9] Таким образом, самые общие соображения приводят к выводу, что механизм образования зародышей сажевых частиц существенно отличается от механизма образования зародышей при конденсации. Поэтому, несмотря на аналогию при образовании сажевых частиц и дисперсной фазы при конденсации, прямое перенесение количественной теории этого процесса на образование сажевых частиц не имеет достаточных оснований. [c.10] Вернуться к основной статье