Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Дерягин Б.В. -> "Рост алмаза и графита из газовой фазы" -> 16

Рост алмаза и графита из газовой фазы - Дерягин Б.В.

Дерягин Б.В. Рост алмаза и графита из газовой фазы — М.: «Наука», 1977. — 116 c.
Скачать (прямая ссылка): almaz.djvu
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 43 >> Следующая

где К = КФ1 — константа скорости образования пироуглерода с энергией активации 83 ккал/моль. Величина этой константы сопоставлялась с экспериментальными данными (рис. 11), приводимыми в монографии [26, стр. 95]. Отклонения от расчетной прямой при больших температурах могут быть вызваны различными причинами: диффузионным торможением (внутренним и внешним), реакциями в объеме, недостаточно точным определением температуры и давления газовой смеси.
44*
Найденные значения констант адсорбции могут характеризовать лишь хемосорбцию. Поскольку
Е-1 = —2с/ + ^1 + = 28 ккал/моль, Е2 = —с/ + Д# = 58 ккал/моль,
легко найти = 83 ккал/моль и ?г = —5 ккал/моль. Расчет по макроскопическим (объемным) константам даст для работы образования критического зародыша величины от 50 до 80 ккал/моль в зависимости от пересыщения. Значение Д? = 83 ккал/моль равно энергии активации реакции по формуле (13), т. е. при больших степенях заполнения поверхности энергия активации процесса близка к работе образования критического зародыша.
В заключении раздела следует отметить, что при росте графита в слое дисперсного порошка (для высоко пор истого катализатора) проявляется эффективная глубина торможения реакции ее продуктами (водородом). Эта величина отлична от эффективной глубины проникновения реакции, связанной с расходованием реагирующего газа при диффузионной кинетике, но внешне описывается теми же зависимостями.
3. Рост графита в иеизотермичных условиях
Эксперименты по росту углерода в неизотермичных условиях были проведены на установке, общий вид которой показан на рис. 12. Эта же установка использовалась для получения свободных углеродных пленок — графитовой фольги. Основной частью установки является шаровой реактор, в котором на охлаждаемых токовводах закрепляется пластинка из тугоплавкого металла: вольфрама, тантала, молибдена. Верхняя часть реактора съемная. Вакуумирова-ние обеспечивается вакуумным постом до давления 10~4 мм рт. ст. Контроль температуры осуществляется оптическим микропирометром. Форма металлической подложки выбиралась такой, чтобы имелся участок постоянной температуры площадью ~1 см2. Во всех опытах использовался ацетилен. Во время эксперимента разлагалось не более 5% исходного газа. Согласно работе [26] образующийся при этом водород не вносит искажений в кинетику роста графита.
Известно [26], что при температурах выше 1000° С реакция роста графита из ацетилена хорошо описывается уравнением первого порядка по исходному газу с энергией активации 28 ккал/моль в изотермичных условиях. В наших экспериментах температура подложки изменялась от 1300 до 1650° С, тогда как газовая среда :имела приблизительно комнатную температуру, и стенки реактора не нагревались выше 40° С.
На рис. 13 приведены рассчитанные константы скорости реакции в неизотермичных (кривая 1) и изотермичных [26] (кривая 2) условиях. Из рисунка видно, что энергия активации изменяется от
42
Рис. 12. Установка фитовой фольги
для получения гра-
Рис. 13. Зависимость константы скорости реакции роста графита из ацетилена при неизотермичиых (/) и изотермичных (2) условиях процесса
ід К(см'2-С?/Г'-мм рт.спї?)
47 ІШ 1?е~1Ьз/г, 'к'
80 до 40 ккал/моль при повышении температуры до 1650° С, приближаясь к константе скорости реакции в изотермичных условиях.
Полученные графитовые пленки исследовались морфологически и методом электронной дифракции.
Морфологически пленки, полученные при низких температурах, представляют собой пластинки с гладкой поверхностью, на которых (при 1300° С) изредка встречаются отдельные полусферические образования. При этом даже на относительно больших толщинах эти пленки копируют полосатую структуру подложки (рис. 14, а),л Повышение температуры увеличивает число сферических образа? ваний, которые при 1500° С; принимают форму гексагонов (см»
43
Рис. 14. Морфология поверхности графитовой фольги при разных температурах (х 109)
а — 1300; б — 1500; в — 1650° С
рис. 14, б). При температуре выше 1600° С вся поверхность пленки покрыта полусферическими выступами различных размеров и форм (см. рис. 14, в).
Структурные исследования показали, что повышение температуры изменяет как размеры кристаллитов, образующих пленку, так и текстуру. Если при 1300° С размер кристаллитов составляет 400 А, то повышение температуры до 1650° С уменьшает их размер до 100 А. При температурах 1300—1400° С наблюдаются отдельные монокристальные включения размером до 10 мкм, т. е. соизмеримых с толщиной пленки. Пленки, полученные при низких температурах, имеют текстуру с углом 20—30°, тогда как при высоких температурах текстура отсутствует полностью и кристаллиты расположены хаотично относительно друг друга. Эти условия, возможно, соответствуют переходу к реакции прямым ударом. На рис. 15 приведена одна из электронограмм от поверхности графитовой фольги.
Принципиально возможно получение монокристальной графитовой фольги. Очевидно, этого можно добиться подбором условий синтеза, тщательной очисткой газа и термостатированием всего реактора.
Несмотря на то что графитовая фольга имеет значительную прочность на разрыв (до 50 кГ/мм2), при резком охлаждении в области градиента температур она легко разрывается, как показано на рис. 16. Вероятно, это вызывается накоплением термонапряжений в пленке, которая разрывается лишь при определенной толщине.
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 43 >> Следующая

Реклама

Цена установки домофона новинка

Установка домофонов. Продажа домофонов, электронных ключей и др

videotechnology.ru

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed