Cтраница 1
Рост углеродного волокна контролируется, с одной стороны, кинетическими факторами реакции каталитического дегидрирования углеводородного сырья. С другой стороны, па рост углеродного волокна накладывается жесткое кристаллографическое ограничение неизменности диаметра волокна, приводящее к остановке его роста при изменении условий реакции, и наличие баланса неизменности скоростей образования и кристаллизации углерода на единичном фрагменте катализатора. [1]
Рост углеродного волокна контролируется, с одной стороны, кинетическими факторами реакции каталитического дегидрирования углеводородного сырья. С другой стороны, на рост углеродного волокна накладывается жесткое кристаллографическое ограничение неизменности диаметра волокна, приводящего к остановке его роста при изменении условий реакции, и наличие баланса неизменности скоростей образования и кристаллизации углерода на единичном фрагменте катализатора. [2]
Рост углеродного волокна контролируется, с одной стороны, кинетическими факторами реакции каталитического дегидрирования углеводорода. Для этой группы факторов с повышением температуры и скорости подачи сырья выход углерода увеличивается. [3]
Автором также предлагается модель роста углеродных волокон на катализаторах, согласно которой частица катализатора имеет форму двойного конуса с выпуклым дном. Острие конуса направлено в сторону углеродного волокна. На поверхности частицы, обращенной в противоположную сторон); реализуется карбидный цикл образования углерода из углеводородов, которые адсорбируются на этой поверхности. При адсорбции углеводородов температура поверхности частицы повышается. Десорбция атомов углерода с противоположной стороны частицы вызывает понижение температуры поверхности. Создается температурный градиент по длине частицы, благоприятствующий диффузии атомов углерода через фазу катализатора. [4]
В настоящее время полагают, что рост углеродных волокон происходит в две стадии. На первой стадии преобладает продольный рост очень тонких волокон с постоянным поперечным сечением; на второй стадии продольный рост сменяется радиальным. Электронно-микроскопические исследования показали, что все волокна являются полыми трубками разного диаметра. [5]
Исследования дифракции электронов методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии показали, что затравка из соединений никеля, откуда начинается рост змеевидных углеродных волокон, является монокристаллом и, скорее всего, представляет собой раствор Ni-C, содержащий большое количество примесей серы. Сами волокна имеют структуру турбостратного графита. Показано также, что каждая кристаллическая плоскость затравки имеет различную кристаллическую способность для выращивания змеевидных углеродных волокон. [6]
Авторы работ по второму направлению ( 169, 170J предполагают, что образование промежуточной карбидной фазы является необходимой предпосылкой роста углеродных волокон на поверхности кобальтового, никелевого, железною катализаторов. Данное предположение доказано присутствием в составе углеродных волокон карбидов никеля, кобальта, железа. Однако карбидные соединения никеля, кобальта, железа - метастабильны н при высоких температурах от 300 до 700 С разлагаются, вследствие чего их трудно обнаружить. [7]
В работах 4 сторонники третьего направления, учитывая положительные стороны карбидного механизма и мобильность образующихся атомов углерода, дают несколько иную интерпретацию механизма роста углеродных волокон. [8]
В работах [167. 168, 172, 173] сторонники третьего направления, учитывая положительные стороны карбидного механизма п мобильность образующихся атомов углерода, дают несколько иную интерпретацию механизма роста углеродных волокон. [9]
Диффузия углерода через частицу катализатора вызвана температурным градиентом, который возникает при разложении углеводородного сырья на одной из граней активной частицы. Энергия активации, необходимая для роста углеродного волокна на катализаторе, хорошо согласуется с энергией активации диффузии углерода в этом металле. [10]
Рост углеродного волокна контролируется, с одной стороны, кинетическими факторами реакции каталитического дегидрирования углеводородного сырья. С другой стороны, па рост углеродного волокна накладывается жесткое кристаллографическое ограничение неизменности диаметра волокна, приводящее к остановке его роста при изменении условий реакции, и наличие баланса неизменности скоростей образования и кристаллизации углерода на единичном фрагменте катализатора. [11]
Рост углеродного волокна контролируется, с одной стороны, кинетическими факторами реакции каталитического дегидрирования углеводородного сырья. С другой стороны, на рост углеродного волокна накладывается жесткое кристаллографическое ограничение неизменности диаметра волокна, приводящего к остановке его роста при изменении условий реакции, и наличие баланса неизменности скоростей образования и кристаллизации углерода на единичном фрагменте катализатора. [12]
Диффузия углерода через частицу катализатора вызвана температурным градиентом, который возникает при разложении углеводородного сырья на одной из граней активной частицы. Энергия активации, необходимая для роста углеродного волокна на катализаторе, хороню согласуется с энергией активации диффузии углерода в этом металле. [13]
Предложенный механизм достаточно хорошо объясняет многие закономерности направленного роста углеродного волокна. Но, к сожалению, автор не указывает причины резкого снижения скорости образования углеродного вещества. В данной модели роста углеродного волокна нет и обоснования построения нитевидного кристалла, диаметр которого по истечении определенного времени отличается от первоначального. [14]
При адсорбции молекулы углеводорода на некоторых участках поверхности никелевого катализатора образуется мупътиппетный комплекс, в котором происходит перераспределение связей и образование новых, более прочных. Учитывая сродство никеля к атомам водорода, последние отщепляются от исходной молекулы углеводорода. В результате этого происходит упрочнение связи никеля с углеродом за счет дополнительных валентностей углерода, освободившихся при дегидрировании. Последовательное дегидрирование адсорбированной молекулы углеводорода приводит к притягиванию и внедрению углеродных атомов в межкристаллическое пространство никеля. Многократное повторение этой стадии вызывает насыщение никеля углеродом. Вследствие этого на других участках поверхности никелевого катализатора образуются центры кристаллизации углеродного вещества, на которых происходит рост углеродных волокон. [15]