Geum.ru

Рассматриваются вопросы изучения свойств наноалмазов детонационного синтеза

Вид материалаРеферат

Содержание


Изменения ДНА при нагревании в неокислительных атмосферах до 1273 K.
Атмосфера прокаливания
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Этим методом можно практически полностью газифицировать образец ДНА. Для сравнения следует отметить, что образцы углерода, содержащие такое же количество азота, теряют его лишь при 1173...1473 K [169].

Можно предположить, что описанное явление следует отнести к процессу хемосорбции азота ДНА и его необходимо принимать во внимание при проведении высокотемпературных процессов с участием ДНА в восстановительных средах.

По данным термического анализа ДНА вступает в реакцию с азотом с экзоэффектом, начиная с температуры 400ºС (рисунок 6) [170].




Рисунок 6 – Кривые ДТА: алмазов статического синтеза АС-15
(пунктирная линия) и ДНА – сплошная линия (атмосфера азота),
скорость нагревания 10 град/мин.

Из представленных данных следует, что детонационные наноалмазы существенным образом отличаются по реакционной способности от алмазов статического синтеза. Различаются кривые ДТА – образец ДНА участвует в экзотермическом процессе с азотом (температура начала процесса 751 K, максимум – при 830 K и завершается около
1173 K, тепловой эффект 8,0 кДж/г или 96,0 кДж/моль ДНА). На кривой ДТА образца АС-15 в азоте термические эффекты отсутствуют. Потеря массы у образца ДНА при прогреве до 1273 K составляет 78,4%, а у образца АС-15 – всего 8,3%.

Если допустить, что при взаимодействии ДНА с азотом протекает реакция образования молекул дициана (CN)2, то в этом случае энтальпия образования ДНА должна составлять величину не менее
+120 кДж/моль. На основании других расчётов значение энтальпии образования ДНА оценивают порядка 40 кДж/моль [119, 171]. В связи с этим требуется дополнительное исследование механизма этой реакции.

Изменения ДНА при нагревании в неокислительных атмосферах до 1273 K. При исследовании влияния высокотемпературного вакуумного отжига на свойства детонационных наноалмазов, полученных при детонации циклотриметилентринитрамина с углеродом, было установлено, что, несмотря на высокую дисперсность и дефектность, их термостабильность находится на уровне мелкодисперсных порошков алмазов статического синтеза [172]. В частности, было отмечено, что при отжиге до 1773 K несколько снизилась величина удельной поверхности (с 72 до 63 м2/г) и возрос размер областей когерентного рассеяния
(с 8 до 10 нм) и величина энергии активации окисления на воздухе
(с 217 до 313 кДж/моль).

При нагревании в нейтральной атмосфере (Ar, He) до 1273 K потеря массы ДНА составляла 3...4% [173].

Изменения, происходящие с ДНА при нагревании до 1273 K в атмосферах диоксида углерода, аргона и водорода, представлены ниже.

Изменения элементного состава и плотности ДНА приведены в таблице 3.

Анализируя данные таблицы 3, можно отметить, что газовая среда оказывает определенное влияние на элементный состав ДНА за счет процессов упорядочения структуры углерода и десорбции поверхностных кислородсодержащих групп.

В основном это сказывается на содержании углерода: максимальное содержание углерода в атмосферах аргона и водорода достигается при 1073 K, а в атмосфере диоксида углерода – при 1273 K. Количество водорода и азота меняется незначительно.


Таблица 3 – Влияние температуры прокаливания и состава газовой среды на элементный состав и плотность ДНА

Атмосфера прокаливания

Аргон
Водород
Диоксид углерода

Элементый состав
плотность,Мг/м3
Элементый состав
плотность,Мг/м3
Элементый состав
Плотность,Мг/м3

С, %
Н, %
N, %
С, %
Н, %
N, %
С, %
Н, %
N, %

473
81,2
1,2
2,1
3,05
77,8
0,9
2,3
3,07
82,3
1,0
1,5
3,09

573
83,1
0,9
2,3
2,99
82,0
1,2
2,4
3,02
77,0
0,8
1,6
3,11

673
84,5
0,9
2,2
3,10
84,0
1,0
2,2
3,11
81,1
0,8
2,6
3,03

773
82,7
0,9
2,4
3,00
86,5
1,2
2,3
3,05
84,0
0,9
2,1
3,00

873
84,8
0,8
2,3
3,02
86,0
1,1
1,8
3,07
85,7
0,9
2,3
3,03

973
86,0
1,0
1,5
3,03
87,0
1,2
1,9
3,11
87,8
1,0
2,4
3,03

1073
86,5
0,9
2,2
3,21
87,3
1,4
2,2
3,15
83,2
1,0
1,8
2,99

1173
84,0
1,0
2,2
3,08
85,0
1,2
2,4
3,06
87,3
1,0
2,0
3,02

1273
81,2
0,9
1,8
3,09
83,5
1,4
2,3
3,03
88,0
1,0
1,7
3,09