Графитовый кристаллит
Cтраница 2
Значительная графитизация, наблюдаемая, например, при 3370 К, сопровождается также превращением сферических частиц в многогранные. Каждая грань многогранника состоит из базисных графитовых плоскостей соответственно ориентации графитовых кристаллитов. Некоторые типы саж не подвергаются графитизации даже при 3370 К; по-видимому, образование поперечных связей между относительно раз-упорядоченными кристаллитами графита препятствует их переориентации и росту. [16]
Это - устранение неароматического углерода, с одной стороны, и сшивка графитовых кристаллитов прочными к окислению боковыми связями - с другой. Трудность создания такого углеродного материала заключается в том, что с точки зрения представлений о механизме графитации указанные требования взаимо противоречивы. [17]
В течение последних 25 лет сажу интенсивно изучали методом электронной микроскопии. Использование рентгеноструктурного анализа вместе с исследованиями в электронном микроскопе [54] показало, что в частицах сажи находятся мельчайшие графитовые кристаллиты, которые, по-видимому, распределены в массе полимерного материала. При сильном нагреве из этих капелек выделяется молекулярный водород и кристаллиты растут за счет неорганизованного углерода; в то же время сферические частицы становятся меньше и упаковываются более плотно. Показано [57], что для данной частицы существует постоянная масса, так что, видимо, кристаллиты распределены совершенно равномерно. Вблизи центра частицы они, возможно, располагаются хаотически, а по мере приближения к поверхности степень их ориентации возрастает. [18]
Руммель и Вэ в 1941 г. предположили, что образованию углерода предшествует образование полициклических ароматических углеводородов. Размеры бензольного кольца почти такие же, как и расстояния между атомами в графитовой плоскости, а несколько соединенных бензольных колец представляют собой по сути дела зародыш графитового кристаллита. Таким образом, углерод может образоваться в результате перестройки кольцевой структуры ароматических соединений. Однако сплошной спектр поглощения, полученный при пиролизе некоторых соединений, не всегда подтверждают эту гипотезу [ 1, с. Полициклические ароматические соединения, возможно, принимают участие в образовании ядер углерода, но, как будет показано ниже, маловероятно, что вся сажа в пламени образуется таким образом. [19]
 |
Электронная микро-фотогра Ьнч rrpvKTN рм антра. [20] |
При этом последняя, как правило, более прочная и состоит из плотно сложенных микроэлементов. Наименьшей реакционной способностью обладают катодные блоки, изготовленные из антрацитов, которые состоят в основном из витрена. Электронномикроскопи-ческие исследования мета-антрацита [2-65] показали наличие в нем графитовых кристаллитов диаметром до 3 мкм. [21]
 |
Зависимость модуля Юнга от температуры термической обработки полиакри-лонитрилыюго углеродного полокна. [22] |
Из анализа рис. 1.8 следует, что микрофибриллы - структурные составляющие углеродных волокон - в зависимости от условий и температуры получения имеют характерные размеры La от 10 до 50 нм и Lc от 2 до 5 нм. Однако следует отметить, что кривые на этом рисунке 13 ] отражают основные качественные тенденции, так как каждая марка углеродного волокна в зависимости от структуры исходного ПАН-волокна и технологии получения углеродного волокна имеет свои значения указанных параметров. На рис. 1.9 представлены идентифицированные в настоящее время три типа структуры волокон [ 131, которые отличаются ориентацией графитовых кристаллитов в поперечном сечении волокна. [23]
Формирование частичек коллоидных размеров как механическим, так и химическим диспергированием сопровождается аморфизацией кристаллической решетки. Нагревание графитовой окиси выше 135 С также приводит к проходящей через несколько стадий аморфиза-ции слоистой структуры с раздвинутыми до 0 635 - 1 16 нм 1 и неупорядоченно располагающимися углеродными гексагонами и образованию трехмерно неупорядоченного углерода с высокой степенью дисперсности. Стадии окисления графита кислотами можно проследить под электронным микроскопом, где наблюдается в процессе выдержки в смеси серной и азотной кислот исчезновение описанных выше муаровых полос, доказывающее ликвидацию графитовых кристаллитов. [24]
В первые десятилетия нашего века активный уголь обычно принимали за аморфную разновидность углерода. Хотя электронные микрофотографии позволяют различать рыхлую структуру, состоящую из мельчайших углеродных частиц размером около 3 нм, только рентгеноструктурный анализ Гофманна [1, 2] впервые показал, что эти частицы представляют собой кристаллиты размерами 1 - 3 нм. Хотя графитовые кристаллиты состоят из плоскостей протяженностью 2 - 3 нм, образованных шести-членными кольцами, типичная для графита ориентация отдельных плоскостей решетки относительно друг друга нарушена. Расстояние между слоями больше, чем у графита ( 0 3354 нм) и составляет от 0 344 до 0 365 нм. Диаметр заключенного в одной плоскости строительного элемента составляет 2 0 - 2 5 нм, а иногда и больше. Высота пачки слоев равна 1 0 - 1 3 нм. [25]
Собрать сажевый осадок в диффузионном пламени очень легко. Иногда полученные осадки имеют различные характеры. Авторы [60], работая с горелкой с двойной щелью, описанной в [21], наблюдали, как твердые пластинки углерода вырастали прямо на металлической перегородке между этиленовым и кислородным каналами. Рентгеноструктурный анализ показал, что это графитовые кристаллиты с искаженными плоскостями слоев, толщина которых около 400 А. [26]
Графит может быть природным или синтетическим. Значительные количества вещества высокой степени чистоты лучше получать синтетическим путем, и такой графит наиболее приемлем в качестве носителя катализаторов. Синтетический графит получают высокотемпературной обработкой углеродного вещества, спрессованного с битуминозным связующим. Для уменьшения пористости проводят последовательную пропитку. Конечная температура графитизации обычно равна 2870 - 3270 К. Степень графитизации высокочистых образцов синтетического графита, несомненно, велика, но составляет ли она 100 % или существует некоторое количество аморфной фазы, пока неясно. Величина графитовых кристаллитов зависит от условий термообработки и обычно составляет 50 - 100 нм. Плотность синтетического графита значительно ниже, чем природного, и для образцов с высокой степенью графитизации нередко равняется только 80 % максимальной плотности. [27]
Страницы: 1 2