Главная -> Словарь

Волокнистого углеродного

Волокнистое углеродное вещество; полученное на никеле при 500 °С из углеводородного сырья:

Данные электронноМикроско-пических исследований показали, что волокнистое углеродное вещество, полученное при температуре до 600°С, имеет волокнистое строение, т.е. состоит из углеродных полых нитей диаметров от 15 до 300 нм и длиной до 1 мм. При температуре 450°С на никелевом катализаторе образуются короткие волокна, они меньше переплетены между собой и поэтому легко разрушаются механически .

Волокнистое углеродное вещество, полученное из легкого углеводородной} сырья на никеле при различных температурах, было исследовано124 методом электронного парамагнитного резонанса . Минимум относительного числа парамагнитных центров наблюдается у образцов, полученных при температуре 600°С. С уменьшением температуры относительное число ПМЦ увеличивается от одного до трёх , а с повышением температуры до 700°С возрастает до девяти . Относительное число ПМЦ позволяет косвенно судить об упорядоченности структуры углеродного вещества, так как число ПМЦ пропорционально числу нарушений в графитовой решетке. Чистый графит не имеет сигнала ЭПР.

4.Резким отличием составов и структур углеродных веществ, полученных в этих областях. В области температур 450-600°С образуется волокнистое углеродное вещество, содержащее малое количество катализатора, в области высоких температур 600-800°C образуется пироуглерод с более высоким содержанием катализатора э своем составе.

Рцс.52.Дериватограммы образцов волокнистого углеродного вещества , полученные при различных температурах: 1 ~ графит? 2 - волокнистое углеродное вещество, полученное при температуре j -при температуре luffC))) 4 - при температуре 60Cf'C' 5 - при температуре 350"С 6 - при температуре 4S, полученные при различных температурах: ! - графит' 2 - волокнистое углеродное вещество, noлvчeннoe при температуре SOff'C' 3 - при 70 имеет более высокие показатели, чем самые высокоструктурированные сажи, применяющиеся для электропроводящих полимеров. По величине электропроводности каучуковые вулканизаты с волокнистым углеродным веществом в 106 раз превосходят те же материалы с сажами в качестве наполнителя. По величине электропроводности пластики, наполненные волокнистым углеродным веществом, на 2-5 порядкоь превосходят327 контрольные пластики, наполненные сажей марки АГТ-70.

Благодаря высокой износа-, тепло- и зимостойкости волокнистое углеродное вещество можно использовать при получении антифрикционного материала, применяемого в узлах трения машин и аппаратов, работающих в контакте с агрессивными средами при повышенных температурах .

нанесения керамических, кремниевых и металлических покрытий на волокнистое углеродное вещество.

Волокнистое углеродное вещество в активированных формах широко применяется в качестве адсорбента и катализатора для адсорбционной очистки газов и жидкостей от органических веществ и тяжелых металлов. Применение данного материала позволяет также резко снижать выбросы диоксида серы и оксидов азота с дымовыми газами.

Было установлено, что образцы волокнистого углеродного сорбента обладают хорошими селективнями свойствами, большой адсорбционной емкостью и достаточной стабильностью.

При использовании"7 в качестве сырья метана максимальный выход углеродных отложений достигается только при 960°С. Хотя на более тяжелых видах углеводородного сырья того же гомологического ряда от пропана до додекана максимумы на кинетических кривых наблюдаются уже при 450-650 "С. Это объясняется слабой каталитической активностью никельсодержащего катализатора к разложению термостабильных молекул метана, которая несколько увеличивается при температуре 960°С. Следовательно, лимитирующей стадией процесса образования отложений волокнистого углеродного вещества на метане является не диффузия атомов углерода к зародышам фазы углерода через объем металла , а одна из стадий

Рентгеноструктурный анализ образцов, полученных" из различных видов сырья, показал, что независимо от природы углеводородного сырья и его молекулярной массы в исследованной области температур 450-800°С полученные на поверхности никелевого катализатора отложения волокнистого углеродного вещества имеют низкоупорядоченную структуру, более близкую к сажеобразным углеродным материалам, чем к графиту. На рентгенограммах этих образцов хорошо прослеживаются широкие малоинтенсивные дифракционные максимумы , что характерно для графитирующихся структур . Данные закономерности подтверждаются

состоят преимущественно из трубочек или простых волокон, а на кобальте - из спаренных волокон. Однако в этих работах нет четкого обоснования выбора типа катализатора для получения волокнистого углеродного вещества с заранее заданными и воспроизводимыми свойствами.

В работе03 В.Козин показал, что никель, по сравнению с другими металлами, способен активнее сообщать отложениям углеродного вещества структурный порядок. Но на сернокислом никеле выход волокнистого углеродного вещества в 80 раз ниже, чем на металлическом никеле . О.Журкин оценивал92 каталитические свойства не только чистых металлов, но и двух- и трехкомпонентных катализаторов на основе соединений железа, кобальта и никеля, взятых в различных соотношениях, причем каталитическим системам почему-то приписывались интерметаллические свойства. Хотя при строгом рассмотрении,данные системы являются эвтектоидными сплавами. И если уж опираться не на терминологию, а лишь подчеркивать аналогичность свойств, то было бы точнее при подобных рассуждениях использовать термин "гидриды интерметаллидов". Так как в исследованном факторном пространстве они являются более близкими аналогами многокомпонентных каталитических систем, составленных на основе переходных металлов подгруппы железа.

Рис.34.Динамика выхода волокнистого углеродного вещества из пропана на катализаторах: I-никель - железо : 2- никель - железо : 3- никель -железо : 4- никель - кобальт : 5- никель - кобальт : 6- никель — кобалып

Рис. 15.Динамика выхода волокнистого углеродного вещества из пропана на катализаторах: I ~ медь-хром-марганец-кобальт; 2 - .иебь-кобальт-хром-железо-никеяь-марганец', j - медь-хром-кобапьт-никеяь-марганец; 4 -кобалып-никель-марганец-хром

Рис.36. Динамика аыхода волокнистого углеродного общества из пропана . Заметный рост волокнистого углеродного вещества на этих катализаторах начинается при температуре 450°С.

В интервале температур 500-600°С кривая выхода волокнистого углеродного вещества проходит через максимум в точке около 550°С. Наибольший выход углеродного вещества из пропана в области Максимума наблюдается на катализаторах, в состав которых входит никель, наименьший -в состав которых входит железо .

Во избежание влияния материала реакционного пространства на результаты исследований все опыты на выше перечисленных катализаторах были проведены в реакторе из кварцевого стекла, так как оксид кремния не проявляет каталитических свойств в отношении реакции образования углеродного вещества. На практике стенки реактора выполняют из различных марок стали. Поэтому исследовано влияние таких материалов, как сталь Марки Ст.З и нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т на процесс образования углеродных отложений на никелевом катализаторе. Установлено89, что выход углеродного вещества зависит от присутствия в реакционном пространстве материалов, в состав которых входят атомы железа. При добавлении к обычной порции никелевого катализатора такого же количества стали Ст.З Массовый выход углеродного вещества из пропана снижается с 1950 до 400%, а при добавлении нержавеющей стали I2X18H10T - снижается до 800% . Таким образом, наибольшее замедление процесса образования волокнистого углеродного вещества отмечается при добавлении стали марки Ст.З, а наименьшее - при