Cтраница 1
Микрокристаллический углерод широко применяется в качестве катализатора или носителя во многих химических реакциях. При изучении влияния различных факторов на каталитическую активность углерода большинство исследователей отдавали предпочтение текстуре ( удельная поверхность и распределение по размерам пор), рассматривая химические и электронные свойства как второстепенные. [1]
Поскольку микрокристаллический углерод состоит из плоских графитовых слоев с более или менее нарушенной ориентацией, целесообразно рассмотреть вопрос о сильной анизотропной проводимости, свойственной самому графиту. [2]
В микрокристаллическом углероде расстояние между слоями больше, чем в графите ( - 3 6 А), и последовательность расположения значительно нарушена, вследствие чего многие графитовые слои наклонены по отношению друг к другу. Атомные слои как в графите, так и в микрокристаллическом углероде относительно слабо связаны между собой с помощью вандервааль-совых сил. Там имеется также некоторое количество чужеродных атомов, особенно водорода и кислорода. [3]
Различные формы микрокристаллического углерода отличаются по размеру ( от нескольких десятков до нескольких сотен ангстрем) и по их взаимному расположению. Иногда наблюдается значительное содержание неупорядоченных, тетраэдрически связанных атомов углерода [5-7], часто поперечно связывающих различные слои. Кроме того, химическим анализом обычно обнаруживают большое количество посторонних элементов. Гетероатомы могут быть связаны на ребрах кристаллитов и образовывать поверхностные соединения или они могут внедряться внутрь углеродных слоев, образуя гетероциклические кольчатые системы. Это аналогично дефектам замещения в кристаллах. На поверхности кристаллов или кристаллитов любых углеродных форм регулярное расположение углеродных связей нарушается с образованием свободных валентностей, которые очень реакционноспособны. Обычно большая часть этих свободных валентностей образует соединения с любыми присутствующими элементами. Первоначально поверхностные соединения углерода были исследованы на примере микрокристаллического углерода. Поэтому и детальное обсуждение будет проводиться в следующем порядке: микрокристаллический углерод, графит, алмаз. [4]
На поверхности микрокристаллического углерода было получено-и идентифицировано большое количество разнообразных поверхностных соединений. [5]
Кислородные комплексы микрокристаллического углерода, так называемые поверхностные оксиды, сильно влияют на полярные свойства углеродной поверхности и ее адсорбционную способность и поэтому привлекают постоянное внимание исследователей. Полярность поверхности активного угля, содержащей поверхностные кислородные соединения, обусловливает интенсивную адсорбцию паров воды из влажной газовой атмосферы, одновременно может замедляться поглощение других паров или газов. В жидкой фазе избирательная адсорбционная способность активных углей относительно различных полярных веществ зависит от этих поверхностных соединений. Следовательно, поверхностные кислородные соединения важны и с практической точки зрения. [6]
Известны три формы углерода: алмаз, графит и черный микрокристаллический углерод. Структура алмаза представляет регулярную сетку из тетраэдрически связанных атомов углерода с кубической симметрией. [7]
Из рентгенографических исследований структуры различных углеродистых материалов, главным образом микрокристаллического углерода, до недавнего времени были известны только две решетчатые структуры атомов углерода. [8]
Как было показано в работах Гофмана и Вилма [3] с применением рентгеновского анализа, микрокристаллический углерод напоминает по структуре графит. Решетка его слагается из графитоподобных областей, расположенных параллельно друг другу и содержащих от 3 до 30 слоев общей толщиной от 10 до 100 А. [9]
В микрокристаллическом углероде расстояние между слоями больше, чем в графите ( - 3 6 А), и последовательность расположения значительно нарушена, вследствие чего многие графитовые слои наклонены по отношению друг к другу. Атомные слои как в графите, так и в микрокристаллическом углероде относительно слабо связаны между собой с помощью вандервааль-совых сил. Там имеется также некоторое количество чужеродных атомов, особенно водорода и кислорода. [10]
Корреляции между числами нейтрализации различными основаниями, подобной показанной в табл. 1 и 3 для черного микрокристаллического углерода, обнаружено не было. Образцы, обезгаженные при 800, не адсорбировали щелочи. [11]
Последнее включает также выяснение роли примесей водорода и кислорода, находящихся во всех продажных образцах углей. Не будут рассматриваться случаи, когда катализ обусловлен другими примесями ( например, окислами металлов), обычно отсутствующими в наиболее чистом микрокристаллическом углероде. [12]
Алмаз является прототипом всех алифатических соединений. Можно было бы ожидать наличия и на его поверхности свободных валентностей, способных образовывать поверхностные соединения, которые на алмазе должны несколько отличаться по характеру от поверхностных соединений на ароматическом графите или микрокристаллическом углероде. [13]
Такие методы могут быть полезны в будущих исследованиях с хорошо окристаллизованным графитом. В случае графита из-за его низкой удельной поверхности большинство реакций очень трудно наблюдать вследствие крайне малых количеств реагентов. В общем можно ожидать, что поверхностные соединения на графите окажутся идентичными поверхностным соединениям на микрокристаллическом углероде. По-видимому, для графита более вероятна отдача или присоединение электронов без изменения плоской структуры слоев. [14]
Различные формы микрокристаллического углерода отличаются по размеру ( от нескольких десятков до нескольких сотен ангстрем) и по их взаимному расположению. Иногда наблюдается значительное содержание неупорядоченных, тетраэдрически связанных атомов углерода [5-7], часто поперечно связывающих различные слои. Кроме того, химическим анализом обычно обнаруживают большое количество посторонних элементов. Гетероатомы могут быть связаны на ребрах кристаллитов и образовывать поверхностные соединения или они могут внедряться внутрь углеродных слоев, образуя гетероциклические кольчатые системы. Это аналогично дефектам замещения в кристаллах. На поверхности кристаллов или кристаллитов любых углеродных форм регулярное расположение углеродных связей нарушается с образованием свободных валентностей, которые очень реакционноспособны. Обычно большая часть этих свободных валентностей образует соединения с любыми присутствующими элементами. Первоначально поверхностные соединения углерода были исследованы на примере микрокристаллического углерода. Поэтому и детальное обсуждение будет проводиться в следующем порядке: микрокристаллический углерод, графит, алмаз. [15]