Процесс получения пространственно упорядоченных пироуглеродных структур водородным восстановлением тетрахлорида углерода

• Автор: Воробьева, Мария Вячеславовна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Пиролитический углерод. Его практическое значение. Структура и свойства.

1.1.1 Характеристика пироуглеродных материалов.

1.1.2 Практическая значимость пиролитического углерода

1.1.3 Структура пиролитического углерода.

1.1.3.1 Идеальные структуры графита.

1.1.3.2 Кристаллографические формы углерода.

1.1.3.3 Структура и свойства пироуглерода

1.2 Особенности промышленного способа производства

углеродных материалов

1.2.1 Высокотемпературная обработка углеродных материалов.
1.2.2 Углеродные волокна и ткани
1.2.2.1 Технология и свойства углеродных волокон
1.2.2.2 Пиролитические углеродные волокна.
1.3 Методы нанесения пироуглеродных покрытий.
1.3.1 Объемное уплотнение углеродных материалов пиролитическим углеродом.
1.3.2 Характеристика методов получения пироуглеродных покрытий
1.3.3 Механизм и кинетика образования пироуглерода
1.4 Заключение к обзору литературы и постановка задачи
исследования.
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПИРОУГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР ВОДОРОДНЫМ
ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ТЕТРАХЛОРИДА УГЛЕРОДА.
Термодинамический анализ системы С С Н .
Гидродинамический расчет реактора.
Определение режима тепло и массообмена.
Расчет радиального профиля температуры в реакторе.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПИРОУГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР ВОДОРОДНЫМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ТЕТРАХЛОРИДА УГЛЕРОДА
Аппаратурное оформление и методика проведения экспериментов по осаждению пространственно упорядоченных пироуглеродных структур из парогазовой смеси состава тетрахлорид углерода водород
Изучение кинетических закономерностей и механизма процесса осаждения пространственно упорядоченных пироуглеродных структур
Морфология и свойства пространственно упорядоченных пироуглеродных структур




РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПИРОУГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ СОСТАВА ТЕТРАХЛОРИД УГЛЕРОДА ВОДОРОД
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПИРОУГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР И КАРБИДА КРЕМНИЯ
ИСПЫТАНИЯ СУПМЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО УПОРЯДОЧЕННЫХ ПИРОУГЛЕРОДНЫХ СТРУКТУР НА ОПЫТНОЙ БАЗЕ ГНЦ РФ ГИРЕДМЕТ
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Как известно, монокристаллы графита, достаточные по своей величине для исследования их физических и химических свойств, до сих пор не получены. Обычно при исследовании свойств графита имеют дело с поликристаллическими материалами, изготавливаемыми из углеграфитовых частиц и связующих веществ по технологии, сходной с керамической. Свойства образцов таких материалов зависят от ряда посторонних факторов дисперсности частиц, сложных контактных явлений, колеблющейся пористости. Свойства ПУ, получаемого без связующего, изменяются только в результате структурных перестроек, поэтому, как объект исследования, ПУ имеет большие преимущества при изучении физикохимических свойств углеграфитовых материалов. Атомы углерода в структурах графита расположены слоями. В слоях они находятся в вершинах правильных шестиугольников рисунок 1. Ближайшее расстояние между атомами углерода, равное стороне шестиугольника, составляет 1,7 А. Основные трансляции в элементарной ячейке графита равны а а2 а 2, А. Угол между ними равен . В этом случае атомы углерода находятся в тригональном валентном состоянии, которому соответствует образование эр2 электронного облака. Коллективизация яэлектронов в графитовом слое придает его электрическим и оптическим свойствам металлический характер. Большая подвижность яэлектронов обуславливает большую электропроводность графита в направлении слоев. Этим объясняется характерный металлический блеск графита. По свойствам слой графита можно назвать двумерным металлом. Понимая под порядком связи число электронных пар, участвующих в образовании связи, Коулсон 2 вычислил порядок углерод углеродной связи в слое графита. Он равен 1,. Джмоль 8 К , Джмоль 8 К. Энергия связи С С в слое 7, Джмоль К 3. В гексагональной структуре графита пространственная группа СУтшс О4, слои смещены так, что любой шестиугольник в третьем слое лежит над шестиугольником в первом слое рисунок 2. Кроме того, повторение первого слоя может иметь место не в третьем, а в четвертом слое ромбоэдрическая структура графита пространственная группа 3 пт О5за. Указанная структура обнаруживается в образцах как естественного графита, так и искусственного. Причем процентное содержание ромбоэдрической структуры в образцах графита не является постоянным. Хорошо закристаллизованный графит содержит меньше ромбоэдрической структуры, чем менее совершенный графит 4. Высокотемпературная обработка графита в интервале температур К приводит к превращению ромбоэдрической модификации в гексагональную 5. Расстояние между слоями структуры графита равно 3,6 А 6,7. Наблюдаются небольшие отклонения от указанного значения в случае графитов разного происхождения 7. Теоретическая плотность графита составляет 2,5 гсм3. Основная часть углерода, получаемого пиролизом углеводородов вплоть до температуры К, представляет собой так называемую турбостратную структуру. Трехмерная упорядоченность в пирографите появляется лишь после высокотемпературной при К его термообработке. В кристаллах графита внешние атомы, в отличие от внутренних, имеют ненасыщенные валентности, которые обычно заполняются водородом. По мнению некоторых исследователей 8, графит не является чистым углеродом. Даже наиболее чистый графит содержит водород и другие примеси. По мнению авторов 9, графит, возможно, является высокополимером ароматического ряда сложного состава и его поведение в химических превращениях сопоставимо с реакциями его низкомолекулярного углеводородного аналога. Прежде всего это реакции взаимодействия с газами при высоких температурах, карбидообразующими элементами и веществами, способными давать слоистые соединения графита заданного состава путем внедрения молекул и ионов в межслоевое пространство кристаллитов интеркалированный графит. Исследования структур типа С8Ме, СМе, СзбМе, СМе, СбоМе где Ме 1л, , К, Шэ, Сб показали, что атомы металла находятся над центрами шестиугольников, а плоские сетки сдвигаются относительно первоначального положения таким образом, что атомы углерода в соседних слоях располагаются друг над другом.