Низкотемпературная графитизация алмаза

• Автор: Бутенко, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 221 с. : ил

Введение.

3.1. Процессы, происходящие на поверхности алмаза при температурах ниже К

3.1.1. Исследование состава и температур разрушений поверхностных групп УДА с 4.7 нм и АСМ методами ИК и ТПД.
3.1.2. Структура кислород и воцороднодержащих поверхностных групп алмаза. Перестройка поверхности алмаза

3.2. Взаимодействие катионов металлов 1, Со. Ре с поверхностными группами.

3.3. Анализ состава и температур разрушения поверхностных групп УДА и АСМ.

Заключение к главе 3.

4. ГРАФИТИЗАЦИЯ АЛМАЗНЫХ ОБРАЗЦОВ В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ К

Введение.

4.1. Отжиг УДА в неравномерном поле температур К

4.2. Отжиг УДА и АСМ при фиксированных температурах в интервале К

4.2.1. Процедура проведения экспериментов
4.2.2. Данные гаммаметода.
4.2.3. Истинная плотность и удельная поверхности продуктов отжига УДА и АСМ, отожженных при различных температурах.
4.3. Графитизация УДА и формирование УЛС
4.3.1. Изучение продуктов отжига УДА при различных фиксированных температурах с использованием ПЭМВР.
4.3.2. Схема графитизации УДА и формирования УЛС.
4.3.3. Причины и особенности формирования УЛС при графитизации УДА
4.4. Формирование на поверхности алмазов микронных размеров ЗИГ форм углерода и их самоорганизация в мозаичную структуру.
4.4.1. Изучение продуктов отжига АСМ при различных фиксированных температурах с использованием ПЭМВР.
4.4.2. Изучение графитизации природных алмазов при помощи ПЭМВР.
4.4.3. Причины формирования на поверхности алмаза ЗИГ форм углерода и их самоорганизации в мозаичную структуру,.
4.5. Графитизация поликристаллических алмазных пленок.
Заключение к главе
5. СВОЙСТВА ПРОДУКТОВ ОТЖИГА УДА сср 4.7 нм И АСМ.
Введение.
5.1. Углеродные образцы, использованные в ходе выполнения работы.
5.2. Исследование УДА и продуктов его отжига с использованием
5.3. Исследование УДА и продуктов его отжига с использованием спектроскопии комбинационного рассеивания КР.
5.3.1. Результаты исследований.
5.3.2. Моделирование спекта КР частицы УЛС. Сопоставление модели
с экспериментально полученным спектром для образца
5.4. Исследование электрической проводимости УЛС и интермедиатов отжига УДА.
5.4.1. Электрическая проводимость углеродных материалов.
5.4.2. Электрическая проводимость УЛС и интермедиатов отжига УДА. Сравнение электропроводящих свойств исследуемых образцов с типичными графитовыми материалами.
5.5. Исследование УДА, АСМ и продуктов их отжига с использованием РФЭС
5.5.1. Процедуры обработки С 1б РФЭС спектров углеродных образцов.
5.5.2. Анализ особенностей РФЭС спектров исследуемых образцов.
Выбор процедуры обработки С 1я РФЭС спектров
5.5.3. Результаты исследования УДА, АСМ и продуктов их отжига с использованием РФЭС
Заключение к главе 5.
6. КИНЕТИКА ГРАФИТИЗАЦИИ АЛМАЗОВ В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ К
Введение.
6.1. Оценка кинетических параметров процесса графитизации дисперсных алмазов.
6.1.1. Модель сокращающейся сферы.
6.1.2. Расчет кинетических параметров графитизации УДА.
6.1.3. Расчет кинетических параметров графитизации АСМ.
6.2. Сравнение полученных кинетических параметров с экспериментальными и литературными данными.
Заключение к главе 6.
7. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ АЛМАЗОВ ЗИГ ФОРМ УГЛЕРОДА
Введение.
7.1. Связь скорости графитизации алмазного кристалла вдоль различных кристаллографических направлений с энергиями связи между соответствующими плоскостяии
7.2. Выбор модели для расчета энергий связи поверхностных кристаллографических плоскостей алмаза 0 и 1.
7.3. Графитизация алмазных 1 и 0 плоскостей
7.4. Инициирование графитизации при высоких температурах
7.5. Строение межфазной границы алмаз графит. Графитизация
алмазной поверхности.
7.6. Самоорганизация образующихся ЗИГ структур.
Мозаичная структура.
Заключение к главе
8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЕНТАКРБОНИЛА ЖЕЛЕЗА С УДА. ОТЖИГ УДА В ПРИСУТСТВИИ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ VIII ГРУППЫ , i, Со
Введение.
8.1. Исследование взаимодействия паров пентакарбонила железа с УДА.
8.2. Графитизация УДА алмазов в присутствие соединений переходных металлов , i и Со.
8.2.1. Огжиг УДА. обработанных парами пентакарбонила железа.
8.2.2. Отжиг УДА, обработанных водными растворами ацетатов переходных металлов , Со и i.
8.2.3. Отжиг УДА, пропитанных раствором ацетата кобальта
8.2.4. Основные закономерности каталитической графигизации УДА.4 Заключение к главе 8.
Выводы.
Литература


В этом случае помимо аморфного углерода формируются графитовые пакеты, в которых отдельные графитовые слои могут быть повернуты относительно кристаллографической оси с на некоторый угол, что приводит к увеличению расстояния между базальными гранями. Такую структуру называют турбостратной структурой . Рис. Последовательность слоев ДВА в гексагональном графите. Показана гексагональная элементарная ячейка и кристаллографические оси а1 и с. Рис. Кристаллографические направления графита а1 А. Параметры Ьа и Ьс, характеризующие степень окристаллизованности графита В. Параметр Ьа равен среднему размеру упорядоченной области вдоль направлений в базальной плоскости. Параметр Ьс равен среденему размеру упорядоченной области вдоль направления с. Как уже отмечалось, помимо углеродных материалов, обладающих однородным фазовым составом и однородной микро и макроструктурой, существуют углеродуглеродные композиты. Углеродуглеродные композиты составлены из нескольких углеродных компонентов, образующих определенную структуру, которая задастся способом сшггеза композитного материала и структурой используемых углеродных компонентов. Вследствие наличия в углеродуглеродных композитных материалах определенной структуры, они обладают специфическими свойствами, отличающимися от свойств, как индивидуальных компонентов, так и от свойств простой смеси углеродных компонентов . Методы синтеза углеродуглеродных композитов основаны на нанесении модифицирующего углеродного компонента на выбранный углеродный материал, углеродную матрицу. Полученный таким образом материал может быть дополнительно модифицирован с использованием термической обработай в инертной атмосфере, термической активации с частичной газификацией, например, в паровоздушной среде ,. Одним из способов нанесения модифицирующего углеродного компонента является зауглероживание углеродной матрицы пироуглеродом, образующимся при пиролизе различных углеводородов. Вместе с тем, известно, что пиролиз углеводородов на дисперсных частицах переходных металлов VIII группы i, , Со приводит к образованию каталитического волокнистого углерода КВУ , . В.А. Лихолобов с соавторами использовали термокаталитическое разложение углеводородов для нанесения КВУ на различные углеродные матрицы, поверхность которых содержала частицы нанесенных переходных металлов иили их сплавов. На рис. Модели получены с использованием метода молекулярной механики . Такие гексагоны имеют одинаковую длину всех сторон, одинаковые внутренние углы 0 и образуют плоскую гексагенную сетку см. А. При включении в такую сетку 5, 7 и 8членных циклов плоский слой различным образом искривляется . Включение одного Пентагона в углеродную сетку приводит к образованию выпуклой поверхности с положительной Гауссовой кривизной искривления рис. В. Внедрение восьмичлеиного цикла, окгагона, приводит к образованию седлообразной поверхности с отрицательной Гауссовой кривизной рис. Гексагонная сетка может также изогнуться и замкнуться с одной стороны с образованием цилиндра, или так называемой нанотрубки углерода, которая имеет нулевую Гауссову кривизну. Концы нанотрубок могут быть замкнутыми или незамкнутыми рис. Замыкание нанотрубок углерода требует включения в гексагональную графитовую сетку на концах трубки нескольких пентагонов. Углеродные материалы, содержащие искривленные графитовые сетки, называют графитоподобными формами углерода. Образование замкиутыхетруктур, требует выполнения определенных правил, которые будут рассмотрены в главе 5. Благодаря возможности возникновения различных типов кривизны, графитовые сетки могут образовывать большое многообразие различных замкнутых искривленных графитонодобных ЗИГ форм углерода, таких как однослойные и многослойные нанотрубки, конусы, сферы, луковицы, звездообразные формы и др. Б, , . Фуллерены были открыты и в г. Они представляют собой устойчивые сферические молекулы. Следует отметить, что в углеродном паре существуют молекулы, имеющие от 2 до атомов углерода, однако эти молекулы нс стабильны при обычных условиях и являются промежуточными веществами при образовании более устойчивых форм, таких как фуллеренов, нанотрубок углерода, УЛС. Свойства, механизм формирования и практическое применение фуллеренов подробно рассмотрено в 7, 3 Г .