Формула сажи в химии: Углеродные материалы и их физико-химические свойства (Carbon materials and their physicochemical properties)

Углеродные материалы и их физико-химические свойства (Carbon materials and their physicochemical properties)

В силу профессиональной специфики более тщательно рассмотрена

практическая значимость углеродных материалов как сорбентов, носите-

лей и катализаторов. Последнее наиболее значимо для экологов, занимаю-

щихся очисткой газов, промышленных сточных вод и, особенно, питьевой

воды (эта проблема беспокоит весь мир с начала XXI в.).

Не меньший интерес должен представить материал о новом классе

углеродных полимеров. Вся гигантская номенклатура современных полимер-

ных материалов, состоящая из многих частей, регулярно или нерегулярно

повторяющихся звеньев одного или нескольких типов всегда или почти всег-

да содержит углерод или соединения с ним. Она лежит в основе не только

большинства современных конструкционных материалов, но и технологи-

ческих сред: разные смолы, лаки, краски, порошковые эмульсии и аэрозоли на

основе углерода и прочее. Однако возможность существования полимеров

исключительно на углеродной основе открыта только в самом конце XX в.

А.Бейером, а производство этих современных продуктов стало возможным

после практических открытий группы сотрудников под руководством

А.М. Сладкова. Линейные или гексагоновые цепочки углеродных конфигура-

ций получают разными методами современной физической химии.

Минерал чаоит (назван в честь Эдварда Чинг-Те Чао, астрогеолога

из Геологической службы США) содержит белые прожилки, которые, как

показали последние исследования, – ни что иное, как углеродный полимер.

В связи с развитием в общественном сознании представлений о возмож-

ностях наноматериалов все чаще в статьях и учебниках стали исполь-

зоваться новые термины: фуллерены, консулены, обозначающие сложные

цепочки или сетки больших молекул углерода с чрезвычайно необычными

и полезными свойствами, о которых в доступной форме рассказывается

в лекции, из которой читатель поймет, что такое нанотрубки и почему

это материал ближайшего будущего.

Не только материаловеды самого широкого профиля, педагоги и студен-

ты, инженеры, конструкторы, технологи, создающие высокопрочные сплавы,

композиты для образцов новейшей техники, но и все, интересующиеся эко-

логической обстановкой в стране и мире, найдут для себя много полезного,

научившись разумно выбирать отечественные марки активных углей, покупая

фильтры и готовя очищенную питьевую воду в домашних условиях, расширят

свой кругозор в области применения материалов для техники будущего.

Предлагаемая лекция будет, безусловно, интересна специалистам

самого широкого профиля.

Издательство выражает глубокую признательность авторам и руководс-

тву Института катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения РАН,

взявшимся за столь широкую тему современной химии и материаловедения.

Доктор технических наук, профессор

В.Д. Кальнер

Горение сажи в присутствии Cu-Ce-Al-O катализаторов

1. J.P.A. Neeft, М. Makkee, J. A. Moulijn. «Diesel particulate emission control.»// Fuel Processing Technology, 1996, V. 47, P. 1-69.

2. A. Violi, A. D’Anna, A. D’Alessio. «Modeling of particulate formation in combustion and pyrolysis.» // Chemical Engineering Science, 1999, V. 54, 3433-3442.

3. V.J. Hall-Roberts, A.N. Hayhurst, D.E. Knight, S.G. Taylor. «The origin of soot in flames: Is the nucleus an ion?» // Combustion Flame, 2000, V. 120,1.4, P. 578-584.

4. A.V. Kreatinin. «Detailed modelling of soot formation in hydrocarbon pyrolisis.» // Combustion Flame, 2000, V. 121, P. 513-524.

5. G. Neri, L. Bonaccorsi, A. Donato, C. Milone, M.G. Musolino, A.M. Visco. «Catalytic combustion of diesel soot over metal oxide catalysts.» // Applied Catalysis В : Environemental, 1997, V. 11, P.217-231.

6. B.R. Stanmore, J.F. Brilhac, P. Gilot. «The oxidation of soot: a review of experiments, mechanisms and models.» // Carbon, 2001, V. 39, P. 2247-2268.

7. D. Courcot, E. Abi-Aad, S. Capelle, A. Aboukai’s. «Investigation of copper-cerium Oxide catalysts in the combustion of diesel soot» // Studies in Surface Science and Catalysis, 1998, V. 116, P. 625-634.

8. E. Leotz-Gartziandia, V. Tatry, P. Carlier. «Sampling and analysis of organic compounds in diesel particulate matter.» // Environmental Monitoring and Assessment 2000, V. 65, P. 155-163.

9. D.W. Lehmpuhl, K.A. Ramirez-Aguilar, A.E. Michel, K.L. Rowlen, J.W. Birks. «Physical and Chemical Characterization of Atmospheric Aerosols by Atomic Force Microscopy.» // Analytical Chemistry, 1999, V. 71, N. 2, P. 379-383.

10. A.D.H Clague, J.B. Donnet, T.K. Wang, J.C.M. Peng. «A comparison of diesel engine soot with carbon black.» // Carbon, 1999, V. 37,1. 10, P. 1553-1565.

11. K. Won-Suk, Y. hun Park, Y. Shin, D. woon Lee, S. Lee «Size Determination of Diesel Soot Particles Using Flow and Sedimentation Field-Flow Fractionation.» // Analytical Chemistry, 1999, V. 71, N15, P. 3265-3272.

12. M.S. Akhter, A.R. Chughtai, D.M. Smith. «The Structure of Hexane soot II: Extraction Studies.» // Applied Spectroscopy, 1985, V. 39, N. 1, P. 154-167.

13. C.A. Sergides, J.A. Jassim., A.R. Chughtai, D.M. Smith. «The Structure of Hexane soot III: Ozonation Studies.» // Applied Spectroscopy, 1987, V. 41, N.3, P. 482-492.

14. M.S. Akhter, A.R. Chughtai, D.M. Smith. «The Structure of Hexane soot I: Spectroscopic Studies.» // Applied Spectroscopy, 1985, V. 39, N. 1, P. 143-153′.

15. K.J. Rockne, G.L. Taghon, D.S. Kosson. «Pore structure of soot deposits from several combustion sources.» // Chemosphere, 2001, V. 41, P. 1125-1135.

16. T.W. Zerda, X. Yuan, S.M. Moore, C.A. Leon y Leon. «Surface area, pore size distribution and microstructure of combustion engine deposits.» // Carbon, 1999, V. 37, P. 1999-2009.

17. E. Abi-Aad, R. Cousin, C. Pruvost, D. Courcot, R. Noirot, C. Rigaudeau, A. Aboukais. «EPR investigation and reactivity of diesel soot activated (or not) with cerium compounds. » // Topics in Catalysis, 2001, V. 16-17, N. 1-4, P. 263-268.

18. A.R. Chughtai, M.M.O. Atteya, J. Kim, B.K. Konowalchuk, D.M. Smith. «Adsorption and adsorbate interection at soot particle surfaces.» // Carbon, 1998, V. 36, N. 11, P. 1573-1589.

19. J.P.A. Neeft, T.X. Nijhuis, E. Smakman, M. Makkee, J.A. Moulijn. «Kinetics of the ¡oxidation of diesel soot.» // Fuel, 1997, V. 76, N. 12, P. 1129-1136.

20. C. Pruvost-Bonnaillie. «Etude de la Combustion catalytique de particules carbonees sur des systemes oxydes: Ce02, Zr02, Ti02 et А120з, promus ou non par des ajouts Cu2+ et/ou K+.» Диссертация № ULCO 2001.04, Dunkerque, 2001.

21. D.M. Smith, A.R. Chughtai «The surface structure and reactivity of black carbon.» // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 1995, V. 105, N.l, P.47-77.

22. D.M. Smith, A.R. Chughtai. «Reaction kinetics of ozone at low concentrations with n-hexane soot.» // J. Geophys. Res, 1996, V. 101, N. D14, P. 19,607-19,620.

23. G. Mul, J.P. Neeft, F. Kapteijn, J.A. Moulijn. «The formation of carbon surface oxygen complexes by oxygen and ozone. The effect of transition metal oxides». // Carbon, 1998, V. 36, N. 9, P. 1269-1276.

24. A. M. Данилов. // Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. М.:Химия, 1996,207с.

25. Т. Kirchner, G. Eigenberger. «On the Dynamic Behaviour of Automotive Catalysts.» // Catal. Today, 1997, V. 38, P. 3-12.

26. V.F. Tretyakov, T.N. Burdeynaya, M.N. Davydova, V.A. Matyshak, L.S. Glebov. «Synergistic effect in selective reduction of NO by alkanes over mechanically mixed oxide catalysts.» // Topics in Catalysis, 2001, V. 16/17, No. 1-4, P. 243-245.

27. Т.Г. Алхазов,; Л.Я. Марголис. // Глубокое каталитическое окисление органических веществ. М.: Химия, 1985,180с.

28. D.S. Lafyatis, G.P. Ansell, S.C. Bennett, J.C. Frost, P.J. Millington, R.R. Rajaram, A.P. Walker, Т.Н. Ballinger. «Ambient Tenperature Light-Off for Automobile Emission Control. » // Applied Catalysis B: Environmenat, 1998, V. 18, P. 123-135.

29. В.И. Панчишный. «Каталитическое обезвреживание отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.» // Проблемы кинетики и катализа. Глубокое каталитическое окисление углеводородов, 1981, вып. 18, с. 145-168.

30. A. Trovarelli «Catalytic Properties of Ceria and Ce02-Containing Materials.» // Catal. Rev. Sci. Eng., 1996, V. 38, N. 4, P. 439-520.

31. S.G. Poulopoulos, D.P. Samaras, C. J. Philippopoulos. «Regulated and speciated hydrocarbon emissions from a catalyst equipped internal combustion engine.» // Atmospheric Environment, 2001, V. 35, P. 4443-4450.

32. R. Westerholm, A. Christensen, R. Ake. «Regulated and a nregulated exhaust emissions from two three-way catalyst equipped gasoline fuelled vehicles:» // Atmospheric Environment, 1 996, V. 3 0, N20, P. 3529-3536.

33. E. Abi-Aad, A. Rives, R. Hubaut, A. Aboukais. «Reactional mechanism of various isomeric C6 alkenes over reduced mixed Cu-Ce-Al oxide catalysts. » // Journal of molecular Catalysis A: Chemical, 1997, V. 118, P. 255-260.

34. F. Maire, M. Capelle, G. Meunier, J.F. Beziau, D. Bazin, H. Dexpert, F. Garin, J.L. Schmitt, G. Maire. «An X-ray absorption spectroscopic investigation of aged automotive catalysts.» // Studies in Surface Science and Catalysis, 1995, V. 96, P. 749-761.

35. P. Marecot, L. Pirault, G. Mabilon, M. Prigent, J. Barbier. «Influence of the redox properties of ceria on the preparation of three-way automotive platinum-rhodium/alumina-ceria catalysts.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1994, V. 5, P. 57-69.

36. C. Decarne, E. Abi-Aad, A. Aboukaïs. «Thermal stability of N02 and NO’ radicals formed in an AI2O3 catalyst during its preparation from a nitrate precursor!» // Catalysis Letters, 1999, V. 62, P. 45-48.

37. J.N. Armor, E.J. Carlson. «Variables in the synthesis of unusually high pore volume aluminas.» // Journal of Materials Science, 1987, V. 22, P. 2549-2556.

38. L. Le Bihan. «Syntheses par methode sol-gel de catalyseurs d’hydrotraitement. » Диссертация, Lille : USTL, 1997.

39. B.E. Yoldas. «Alumina gels that form porous transparent A1203.» // Journal of Materials Science, 1975, V. 10,1856.

40. Lemaire J., Samaras Z. «Le cérium contribue à limiter la présence de particules dans les gaz rejetés par les moteurs diesel.» // Technique Moderne, 1995, V. 5-6, P. 9-16.

41. T. Bunluesin, R.J. Gorte, G.W. Graham. «CO Oxidation for the Characterization of Reducibility in Oxygen Storage Components of Three-Way Automotive Catalysts.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1997, V. 14, P. 105-115.

42. M. Flytzani-Stephanopoulos, T. Zhu, Y. Li. «Ceria-based catalysts for the recovery of elemental sulfur from S02-laden gas streams.» // Catalysis Today, 2000, V. 62, P. 145-158.

43. R.H. Nibbelke, ‘ A.J.L. Nievergeld, J.H.B.J. Hoebink, G.B. Marin. «Development of a Transient Kinetic Model for the CO Oxidation by 02 over a Pt/Ph/Ce02/y-Al203 Tree-Way Catalysts.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1998, V. 19, P.

245-259.

44. E.C. Su, C.N. Montreuil, W.G. Rotschild. «Dynamic Behaviour of . Three-Way Catalysts.» // Journal of Catalysis, 1986, V. 99, N. 1, P.506.510.

45. A. V asquez, T. L opez, R. G omez, B okhimi, A. M orales, O. N ovaro. «X-Ray Diffraction, FTIR, and NMR Characterization of Sol-Gel Alumina Doped with Lanthanum and Cerium.» // Journal of solid state chemistry, 1997, V. 128,161-168.

46. A. Piras, A. Trovarelli, G. Dolcetti. «Remarkable stabilization of transition alumina operated by ceria under reducing and redox conditions.» // Applied Catalysis B : Environmental, 2000, V. 28, N. 2, P. L77-L81.

47. R. Rossignol, C. Kappenstein. «Effect of doping elements on the thermal stability of transition alumina.» // International Journal of Inorganic Materials, 2001, V. 3, P. 51-58.

48. H.C. Yao, Y.F. Yu Yao. «Ceria in Automotive Exhaust Catalysts.» // Journal of Catalysis, 1984, V. 86, P. 254-265.

49. A. Trovarelli, C. de Leitenburg, M. Boaro, G. Dolcetti.

«The Utilization of Ceria in Industrial Catalysis.» // Catalysis Today, 1999, V. 50, P. 353-367.

50. A. Trovarelli, F. Zamar, J. Llorca, C. de Leitenburg, G. Dolcetti, J.T. Kiss. «Nanophase Fluorite-Structured CeC>2-ZrC)2 Catalysts Prepared by High-Energy Mechanical Milling.» // Journal of Catalysis, 1997, V. 169, N2, P. 490-502.

51. J. van Doom, J. Varloud, P. Meriaudeau, V. Perrichon, M. Chevrier, C. Gauthier. «Effect of support material on the catalytic combustion og diesel soot particulates.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1992, V. 1,117-127.

52. M.J. Tiernan, O.E. Finlayson. «Effects of ceria on the combustion activity and surface properties of Pt/Al203 catalysts.» И Applied Catalysis В : Environmental, 1998, V. 19, P. 23-35.

53. D.W. McKee. «The copper-catalyzed oxidation of graphite.» // Carbon,1970, V. 8,1. 2, P. 131-136.

54. D.W. McKee. «Metal oxides as catalysts for the oxidation of graphite.» // Carbon, 1970,:V. 8,1. 5, P. 623-626.

55. M.-F. Luo, Y.-J. Zhong, X.-X. Yuan, X.-M. Zheng. «TPR and TPD Studies of Cu0/Ce02 Catalysts for Low Temperature CO Oxidation.» // Appl. Catal. A, 1997, V. 162, N.l-2, P. 121-131.

56. P.O. Larsson, A. Andersson. «Oxides of copper, ceria promoted copper, manganese and copper manganese on A1203 for the combustion of CO, ethylacetate and ethanol.» // Applied Catalysis B: Environmenat, 2000, V. 24, P. 175-192.

57. O.B. Крылов, В.А. Матышак. «Промежуточные соединения и механизмы гетерогенных каталитических реакций. Окислительныереакции с участием молекулярного кислорода и серы.» // Успехи химии, 1995, т. 64, вып.2, с. 177-195.

58. О.В. Крылов, В.Ф. Киселев. // Адсорбция и катализ на переходных металлах и их оксидах. М.: Химия, 1981,266с.

59. Б.С. Гудков, А.Н. Субботин, Ж.Л. Дых, В.И. Якерсон. «Температурные гистерезисные явления в реакции окисления СО в С02 на медьсодержащих катализаторах.» // Доклады академии наук, 1997, т. 353, № 3, с. 347-349.

60. W. Liu, M. Flytzani-Stephanopoulos. «Transition Metal-Promoted Oxidation Catalysis by Fluorite Oxides: A Study of CO Oxidation over Cu-Ce02.» // Chem. Eng. J., 1996, V. 64, N. 2, P. 283-294.

61. T.B. Симон, О.И. Блескин, A.B. Крылова. «Медноцериевые оксидные катализаторы окисления СО.» // Сб. научн. тр. РХТУ, 1996, № 171, с. 43-47.

62. A. Martinez-Arias, R. Cataluna, J.C. Conesa, J. Soria. «Effect of Copper-Ceria Interections on Copper Reduction in а Cu/Ce02/Al203 Catalyst Subjected to Thermal Treatments in CO.» // J. Phys. Chem. В., 1998, V. 102, N. 5, P. 809-817.

63. A. Martinez-Arias, M. Fernandez-Garcia, J. Soria, J.C. Conesa, «Spectroscopic Study of a Cu/Ce02 Catalyst Subjected to Redox Treatments in Carbon Monoxide and Oxigen.» // J. Catal., 1999, V. 182, N. 2, P. 367-377.

64. Lj. Kundakovic, M. Flytzani-Stephanopoulos. «Reduction characteristics of copper oxide in cerium and zirconium oxide systems.» // Applied Catalysis A: General, 1998, V. 171, P. 13-29.

65. C. Decarne. «Aspects catalytiques d’oxydes Cu-Ce-Al-0 dans la réaction de combustion du noir de carbone et leur évolution vis-à-vis du vieillissement. » Диссертация No. 2002-04, Dunkerque, 2002.

66. D.W. McKee. «Mechanism of the alkali metal catalysed gasification of carbon.» //Fuel, 1983, V. 62,1. 2, P. 170-175.

67. R. Meijer, F. Kapteijn, J.A. Moulijn. «Kinetics of the alkali-carbonate catalysed gasification of carbon: 3. h30 gasification.» // Fuel, 1994, V. 73,1. 5, P. 723-730.

68. F. Kapteijn, R. Meijer, J. A. Moulijn, D. Cazorla-Amos. «On why do different carbons show different gasification rates: A transient isotopic C02 gasification study.» // Carbon, 1994, V. 32,1. 7, 1223-1231.

69. S. Yuan, P. Meriaudeau, V. Perrichon. «Catalytic Combustion of Diesel Soot Particles on Copper Catalysts Supported on Ti02. Effect of Potassium Promoter on the Activity.» // Applied Catalysis В: Environmental, 1994, V. 3, P. 319-333.

70. A.C. Сасс, B.A. Швец, Г.А. Савельева, H.M. Попова, В.Б. Казанский. «Реакционная способность анион-радикалов 02″ и механизм низкотемпературного окисления окиси углерода на Се/А12Оэ и Ce-Pd/Al203. » // Кинетика и катализ, 1985, т.26, № 4, с. 924-931.

71. Е. Abi-Aad, R. Bechara, J. Drimblot, A. Aboukais. «Preparation and Characterization of Ce02 under an Oxidizing Atmosphere. Thermal Analysis, XPS, and EPR Study.» // Chemistry of Materials, 1993, V. 5, P. 793-797.

72. X. Zhang, K. Klabunde. «Superoxide (02″) on the Surface of Heat-Treated Ceria. Intermediates in the Reversible Oxygen to Oxidetransformation».: // Journal of Inorganic Chemistry, 1992, V. 31, P. 1706-1709.

73. A. Martinez-Arias, J. Soria, J.C. Conesa, X.L. Seoane, A. Arcoya, R. Cataluna. «NO Reaction at Surface Oxygen Vacancies generated in Cerium Oxide.» // J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1995, V. 91, N. 11, P. 1679-1687.

74. J.P.A. Neeft, F. Hoornaert, M. Makkee, J.A. Moulijn. «The effects of heat and mass transfer in thermogravimetrical analysis. A c ase study towards the catalytic oxidation of soot.» // Thermochimica Acta, 1996, V. 287, P. 261-278.

75. N. Sbirrazzuoli, Y. Girault, L. Elegant. «Simulations for evaluation of kinetic methods in differential scanning calorimetry. Part 3 Peak maximum evolution methods and isoconversional methods.» // Thermochimica Acta, 1997, V. 293, P. 25-37.

76. M.J. Starink. «A new method for the derivation of activation energies from experiments performed at constant heating rate.» // Thermochimica Acta, 1996, V. 288, P. 97-104.

77. K.-M. Luo. «Calculation of kinetic parameters from DTA curves using the caracteristic temperature.» // Thermochimica Acta, 1995, V. 255, P. 241-254.

78. S.D. Singh, W.G. Devi, A.K.M. Singh, N.C. Deb, S.C. Mukheijee, P.S. Mazumdar. «On the determination of kinetic parameters by using points of inflection of DTA curve.» // Thermochimica Acta, 1997, V. 298, P. 149-153.

79. V. Slovak. «Determination of kinetic perameters by direct non-linear regression from TG-curves.» // Thermochimica Acta, 2001, V. 372, P. 175-182.т

80. В. Legube, N. Karpel Vel Leitner. «Catalytic ozonation : a promising advanced oxidation technology for water treatment. » // Catalysis Today, 1999, V. 53,1. 1, P. 61-72.

81. R. Andreozzi, V. Caprio, A. Insola, R. Marotta. «Advanced oxidation processes (AOP) for water purification and recovery.» // Catalysis Today, 1999, V. 53, N. 1, P. 51-59.

82. E.M. Бенько, М.Н. Бокова, A.H. Пряхин, B.B. Лунин. «Кинетические закономерности озонолиза модельных соединений лигнина в водных растворах» // Журнал Физической Химии, 2003, том 77, № 4, с. 663-666.

83. Е.М. Бенько, М.Н. Бокова, А.Н. Пряхин, В.В. Лунин «Кинетика и механизм реакций озона с модельными соединениями лигнина в водных растворах» // Журнал Физической Химии, 2003, том 77, № 5, с. 829-834.

84. Н.А. Мамлеева, Е.М. Бенько, М.Н. Бокова, Е.А. Тверитинова, А.Н. Пряхин, В.В. Лунин «ИК- и УФ-спектры озонированных фенола и гваякола» // Журнал Физической Химии, 2003, том 77, № 6, с. 1032-1035.

85. С. Д. Разумовский, Г. Е. Заиков. // Озон и его реакции с органическими соединениями. М.: Наука, 1974.

86. Т. L. Rakitskaya, A. Yu. Bandurko, A. A. Ennan, V. Ya. Paina, A. S. Rakitskiy. «Carbon-fibrous-material-supported base catalysts of ozone decomposition.» // Microporous and Mesoporous Materials, 2001, V. 43,1. 2, P. 153-160.

87. S.T. Oyama, W. Zhang, C. Heisig. «Decomposition of ozone using carbon-supported metal oxide catalysts.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1997, V. 14,1. 1-2, P. 117-129.

88. W. Fendel, D. Matter, H. Burtscher, A. Schmidt-Ott. «Interaction between carbon or iron aerosol particles and ozone.» // Atmospheric Environment, 1995, V. 29, N. 9, P. 967-973.

89. A.R. Chughtai, J.M. Kim, D.M. Smith. «The effect of temperature and humidity on the reaction of ozone with combustion soot: implications for reactivity near the propopause.» // Journal of Atmospheric Chemistry, 2003, V. 45, P. 231 -243.

90. Л.Ф. Атякшева, Г.И. Емельянова. «Каталитическое разложение Оз на поверхности активированной углеродной ткани.» // Журнал Физической Химии, 1989, т. 63, № 10, с. 2606-2609.

91. Л. Ф. Атякшева, Г.И. Емельянова. «Взаимодействие озона с различными модификациями углерода.» // Вестн. Моск. Ун-та, сер. 2, Химия, 1990, т. 31, №1, с. 21-24.

92. Л.Ф. Атякшева, Г.И. Емельянова. «Влияние температруно-временных факторов на направление процесса окисления углеродных материалов озоном.» // Вестн. Моск. Ун-та, сер. 2, Химия, 1983, т. 24, №5, с. 462-465.

93. J.S. Dusenbury, F.S. Cannon. «Advanced oxidant reactivity pertaining to granular activated carbon beds for air pollution control.» // Carbon, 1996, V. 34, N. 12, P. 1577-1589.

94. I.V. Kozhevnikov, H. Stephen, M.R.H. Siddiqui «Coking and regeneration of h4PWi2040/Si02 catalysts.» // Applied Catalysis A: General, 2001, V. 214, P. 47-58.

95. T.B. Ягодовская, B.B. Лунин. «Модифицирование поверхности цементов и цеолитных катализаторов тлеющим разрядом.» // Журнал Физической Химии, 1997, том 71, № 5, с. 775-786.

96. V.R. Deitz, J.L. Bitner. «The reaction of ozone with adsorbent charcoal.»//Carbon, 1972, V. 10, P. 145-154.

97. V.R. Deitz, J.L. Bitner. «Interaction of ozone with adsorbent charcoals.» // Carbon, 1973, V. 11, P. 393-401.

98. B.R. Puri, V.M. Arora. «Interaction of Carbons with Dry Ozonized Oxygen.» // Indiàn J. Chem., 1978, V. 16A, P. 471-474.

99. E. Papirer, J-B. Donnet, A. Schutz. «Etude cinetique de l’oxydation des noirs de carbone par l’ozone. » // Carbon, 1967, V. 5, P. 113-125.

100. J.B. Donnet. «Structure and reactivity of carbons: From carbon black to carbon composites.» // Carbon, 1982, V. 20,1. 4, P. 267-282.

101. V. Gomez-Serrano, P.M. Alvarez, J. Jaramillo, F.J. Beltran. «Formation of oxygen complexes by ozonation of carbonaceous materials prepared from cherry stones. I. Thermal effects.» // Carbon, 2002, V. 40, P. 513522.

102. V. Gomez-Serrano, P.M. Alvarez, J. Jaramillo, F.J. Beltran. «Formation of oxygen complexes by ozonation of carbonaceous materials prepared from cherry stones. II. Kinetic study.» // Carbon, 2002, V. 40, P. 523529.

103. A.R. Chughtai, J. T. Peterson, J.A. Jassim., D.H. Stedman, D.M. Smith. «Spectroscopic and Solubility Characteristics of Oxidized Soots.» // Aerosol Science.and Technology, 1991, V. 15, N. 2, P. 112-126.

104. P.S. Baily. // Ozonation in Organic Chemistry II: Non-olefinic Compounds. Academic Press, New York, 1982.

105. J.B. Donnet, P. Èhrburger. «Etude cinetique de l’oxydation d’un noir au four par l’ozone en milieu aqueux.» // Carbon, 1970, V. 8,1. 6, P. 697705.

106. J.B. Donnet, P. Ehrburger, A. Voet. «Etude du mecanisme d’oxydation des noirs de carbone par l’ozone en milieu aqueux.» // Carbon, 1972, V. 10,1. 6, P. 737-746.т

107. J.P.A. Neeft, О.Р. Van Pruissen, M. Makkee, J.A. Moulijn. «Catalytic oxidation о f diesel soot: с atalyst d evelopment.» // Studies in S urface Science and Catalysis, 1995, V. 96, P.549-561.

108. R. Cousin. «Synthese et Caracterisation d’Oxydes Ternaires a base de Cuivre, Vanadium et Cerium Application a la reaction de Combustion des Suies». Диссертация n°2000-09, Dunkerque, 2000.

109. N. Kakuta, N. Morishima, M. Kotobuki, T. Iwase, T. Mizushima, Y. Sato, S. Matsura. «Oxygen storage capacity (OSC) of aged Pt/Ce02/Al203 catalysts: role of Pt and Ce02 supported on A1203.» // Applied Science, 1997, V. 121-122, P. 408-412.

110. J.Z. Shyu, K. Otto, L.H. Watkins, W. Graham, R.K. Belitz, H.S. Gandhi. «Characterization of Pd/y-Alumina Catalysts Containing Ceria.» // Journal of Catalysis, 1988, V. 114, P. 23-33.

111. J.Z. Shyu, K. Otto. «Characterization of Pt/y-Alumina Catalysts Containing Ceria.» // Journal of Catalysis, 1989, V. 115, P. 16-23.

112. M. Haneda, T. Mizushima, N. Kakuta, A. Ueno, Y. Sato, S. Matsuura, K. Kazahara, M. Sato. «Structural Characterization and catalytic behavior of Al203-Supported Cerium Oxides.» // Bulletin of Chemical Society of Japan, 1993, V. 66, P. 1279-1288.

113. L.G. Appel, J.G. Eon, M. Schmal. «Influence of the Precursor on Cerium Distribution over Alumina.» // Physical State Solidi, 1997, V. 163, P. 107-119.

114. W.P. Dow, Y.P. Wang, T.-J. Huang. «TPR and XRD studies of yttria-doped ceria/y-alumina-supported copper oxide catalyst.» // Applied Catalysis A: General, 2000, V. 190, P. 25-34.

115. W.P. Dow, Y.P. Wang, T.-J. Huang. «Yttria-Stabilized Zirconia Supported Copper Oxide Catalyst. I. Effect of Oxygen Vacancy of Support on Copper Oxide reduction.» // Journal of Catalysis, 1996, V. 160,1. 2, P. 155-170.

116. Y. Hu, L. Dong, J. Wang, W. Ding, Y. Chen. «Activities of supported copper oxide catalysts in the NO + CO reaction at low temperatures.» // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2000, V. 162, P. 307-316.

117. L. Chen, T. Horiuchi, T. Osaki, T. Mori. «Catalytic selective reduction of NO with propylene over CU-AI2O3 catalysts: influence of catalyst preparation method.» // Applied Catalysis B: Environmental, 1999, V. 23, N. 4, P. 259-269.

118. J.M. Dumas, C. Geron, A. Kribii, J. Barbier. «Preparation of supported copper catalysts. II. Reduction of copper/alumina catalysts.».// Applied Catalysis, 1989, V. 47,1. 1, P. L9-L15.

119. Lj. Kundakovic, M. Flytzani-Stephanopoulos. «Cu- and Ag-Modified Cerium Oxide Catalysts for Methane Oxidation.» // Journal of Catalysis, 1998, V. 179,1. 1, P. 203-221.

120. A. Martinez-Arias, M. Fernandez-Garcia, C. Belver, J.C. Conesa, J. Soria. «EPR study on oxygen handling properties of ceria, zirconia and Zr-Ce (1 :1) mixed oxide samples.» // Catalysis Letters, 2000, V. 65, P. 197-204.

121. A. Aboukais, A. Bennani, C.F. Aissi, G. Wrobel, M. Geulton, J.C. Vedrine. «Highly resolved EPR spectrum of copper (II) ion pairs in CuCe oxide.» // Journal of Chemical Society Faraday Transactions, 1992, V. 88,N.4,P. 615-620.

122. M. Fernandez-Garcia, E. Gomez Rebello, A. Guerrero Ruiz, J.C. Conesa, J. Soria. «Influence of Ceria on the Dispersion and Reduction/Oxidation Behaviour of Alumina-Supported Copper Catalysts.»// Journal of Catalysis, 1997, V. 172,1. 1, P. 146-159.

123. X. Куска, M. Роджерс. «ЭПР комплексов переходных металлов.» М.: Мир, 1970,196 с.

124. A.V. Kucherov, J.L. Gerlock, H.W. Jen, M. Shelet. «In-Situ Determination by ESR of the Oxidation State of Copper in Cu-ZSM-5 in Flowing He and 02 up to 500°C.» // Journal of Physical Chemistry, 1994, V. 98, P. 4892-4894.

Физико-химические основы нанотехнологий. Учебное пособие

%PDF-1.6 % 1393 0 obj > endobj 1396 0 obj > endobj 1726 0 obj >stream 2014-03-13T12:42:58+04:002014-03-20T16:41:58+04:002014-03-20T16:41:58+04:00iTextSharp 4.1.6 by 1T3XTapplication/pdf

Физико-химические основы нанотехнологий. Учебное пособие

Ю.В.Поленов

М.В.Лукин

Е.В.Егорова

uuid:e73c2096-360d-4800-b49f-69109aa66a77uuid:2f9f75a2-9665-41ca-a0c2-c83bbbcc6f70 endstream endobj 1392 0 obj > endobj 1390 0 obj > endobj 1391 0 obj > endobj 722 0 obj > endobj 816 0 obj > endobj 867 0 obj > endobj 891 0 obj > endobj 943 0 obj > endobj 971 0 obj > endobj 998 0 obj > endobj 1101 0 obj > endobj 1222 0 obj > endobj 1329 0 obj > endobj 1322 0 obj >/MediaBox[0 0 595. 32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1330 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1333 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1338 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1362 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1364 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1366 0 obj >/MediaBox[0 0 595.32 841.92]/Resources>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB/ImageC/ImageI]>>/Type/Page>> endobj 1367 0 obj >stream xY;6.Ls&pX@ ` uAڤo3)i)0zrN>>XOv:-oߟ0b\MLN3[ חo\?=~T J^̻(B͔»5ʼnXd)Bݹ~4^Mxi]’\?p7GptDyn_c/-g\6N` LFx o ^k+ޞox51xeœ/݀Wo[]gV5!3אIôHf+~iAAhjK@Ĭ’=˔

Сажа — Энергетическое образование

Сажа , иногда называемая ламповой сажей или углеродной сажей, представляет собой мелкий черный или коричневый порошок, который может быть слегка липким и является продуктом неполного сгорания. Основным компонентом сажи является сажи (см. Ниже). Поскольку сажа липкая, она имеет тенденцию прилипать к выхлопным трубам и дымоходам, где происходит горение. ^[2] С точки зрения загрязнения, сажа — это общий термин для обозначения типа загрязнения твердыми частицами, известного как ТЧ 2,5, который представляет собой твердые частицы 2.5 микрометров в диаметре или меньше. Сажа состоит из множества химических веществ, и ее точный состав сильно зависит от того, что сжигается. ^[3]

Образование сажи может быть проблемой. В таких местах, как дымоходы, образование сажи может привести к засорению дымоходов, которые не могут эффективно вытягивать дым. Это может привести к дымным пожарам или неэффективному использованию топлива. Если сажа будет накапливаться в дымоходе слишком долго, это может вызвать пожар. Кроме того, сажа является загрязнителем и оказывает ряд последствий для окружающей среды и здоровья.

Углерод черный

Основным компонентом сажи является черный углерод , который поглощает больше света, чем любая другая форма твердых частиц. Черный углерод может поглощать в 1 миллион раз больше энергии, чем та же масса углекислого газа. ^[4] Это поглощение энергии и ее взаимодействие с облаками означает, что черный углерод является серьезной проблемой для изменения климата. Это связано с более высокими температурами и таянием льда и снега, особенно в таких уязвимых регионах, как Арктика и Гималаи. ^[5]

Для получения дополнительной информации о сажи посетите Агентство по охране окружающей среды США.

Формация

Сажа образуется в результате неполного сгорания. Чтобы достичь неполного сгорания вместо полного сгорания, топливо должно гореть при более низкой температуре с немного уменьшенным подачей кислорода. Когда топливо горит, оно распадается на мелкие частицы, в том числе сажу, которая оседает в виде темного порошкообразного осадка.

Рисунок 2. Полное сгорание метана с образованием двуокиси углерода, воды и тепла без сажи. ^[6]

Образование сажи является проблемой, поскольку она является одним из побочных продуктов сгорания ископаемого топлива, особенно угля. Он выбрасывается из широкого спектра источников, как промышленных, так и жилых, и попадает в воздух, вызывая загрязнение воздуха. ^[3]

Использует

Хотя сажа является в некоторой степени вредным побочным продуктом сгорания, она может использоваться в качестве пигмента для чернил и красителей (фактически и сажа, и сажа являются красителями, изготовленными из сажи). Сажа используется в процессе вулканизации для обработки резины и используется в тонерах для лазерных принтеров и копировальных аппаратов.Исторически сажа была компонентом косметики и использовалась для маскировки. ^[2]

Побочные эффекты

Подобно дыму или золе, сажа может нанести вред здоровью человека при вдыхании. Неполное сгорание, необходимое для образования сажи, приводит к образованию диоксинов и других токсичных соединений]. ^[2] Небольшой размер твердых частиц позволяет им легко попадать в легкие и кровоток. Это может вызвать серьезные последствия, включая сердечные приступы, бронхит, обострение астмы, инсульты и даже преждевременную смерть. ^[3]

Сажа вызывает ряд вредных побочных эффектов для окружающей среды. Сажа вызывает дымку, которая резко ухудшает видимость. Некоторые соединения сажи — в первую очередь диоксиды серы и оксиды азота — вступают в реакцию с влагой в воздухе с образованием кислотных дождей. Затем это может привести к падению и закислению озер и рек, нанося вред множеству различных экосистем. ^[3]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons.(8 сентября 2015 г.). Soot Roet [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Soot,_roet.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} WiseGeek. (8 сентября 2015 г.). Что такое сажа? [Интернет]. Доступно: http://www.wisegeek.org/what-is-soot.htm
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3} Центр американского прогресса. (12 сентября 2015 г.). Загрязнение сажей 101 [Онлайн]. Доступно: https://www.americanprogress.org/issues/green/news/2012/08/10/12007/soot-pollution-101/
4. ↑ Агентство по охране окружающей среды США. (по состоянию на 26 сентября 2015 г.). Black Carbon [Онлайн], Доступно: http://www3.epa.gov/airquality/blackcarbon/basic.html
5. ↑ Агентство по охране окружающей среды США. (Проверено 26 сентября 2015 г.). Эффекты черного углерода [Онлайн], доступно: http://www3.epa.gov/airquality/blackcarbon/effects.html
6. ↑ Американское химическое общество.«Метан и кислород реагируют». Интернет: http://www.middleschoolchemistry.com/multimedia/chapter6/lesson1, [25 октября 2013 г.]

Ученые раскрывают тайну, чтобы помочь сократить вредные выбросы — ScienceDaily

Давняя загадка образования сажи, которую ученые в области сжигания пытались объяснить на протяжении десятилетий, кажется, наконец решена благодаря исследованиям, проводимым Национальными лабораториями Сандиа.

Сажа широко распространена и оказывает серьезное пагубное воздействие на здоровье человека, сельское хозяйство, эффективность энергопотребления, климат и качество воздуха. Сажа, ответственная за значительное увеличение показателей сердечно-сосудистых и легочных заболеваний и связанных с ними смертей, также является причиной миллионов смертей во всем мире ежегодно, в основном в результате приготовления пищи и отопления в помещениях в развивающихся странах. Это приводит к десяткам тысяч смертей в США каждый год, в основном из-за антропогенных выбросов в атмосферу. Выбросы в атмосферу сажи известны как черный углерод.

«Понимая образование сажи, у нас больше шансов сократить ее опасные выбросы от двигателей, лесных пожаров и кухонных плит, а также контролировать ее производство и характеристики во время промышленных процессов», — сказала Хоуп Михельсен, исследователь Sandia, добавив, что всем известно что такое сажа, но никто не смог объяснить, как молекулы газообразного топлива становятся частицами сажи.

Она сказала, что образование сажи сильно отличается от типичного процесса конденсации молекул газа в частицы, вместо этого требуя быстрых химических реакций, а не конденсации.

Решение также может применяться в других высокотемпературных условиях, таких как межзвездное пространство, где образуются большие количества частиц углеродной пыли, сказала она.

Эта новаторская работа была опубликована в журнале Science : «Резонансно-стабилизированные углеводородные цепные реакции могут объяснить образование и рост сажи.Среди авторов — исследователи Sandia Михельсен, Улоф Йоханссон и Пол Шредер; Кевин Уилсон из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли; и Мартин Хед-Гордон из Калифорнийского университета в Беркли и Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.

Работа финансировалась Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США. «Работа представляет собой огромный научный успех в результате многолетней поддержки целенаправленной систематической работы по развитию фундаментального понимания химии высокотемпературных углеводородов», — сказал Михельсен.

Исследовано образование сажи

Сажа образуется при сгорании углеводородного топлива, такого как нефть, природный газ и древесина. Хотя сажа оказывает вредное воздействие на здоровье и окружающую среду, она чрезвычайно важна для многих промышленных процессов, таких как производительность котлов, производство стекла и получение технического углерода для армирования резиновых изделий и пигментов.

Несмотря на повсеместное распространение и важность сажи, основы химии, объясняющие, почему молекулы в пламени слипаются при высоких температурах и образуют частицы, до сих пор оставались научной загадкой, сказал Михельсен.

В конечном виде сажа представляет собой твердое вещество, очень похожее на графит, но первоначально оно образовано из газообразных углеводородов. Экспериментальные данные показывают, что он переходит из газа в жидкость, прежде чем станет твердым. Ученые десятилетиями пытались объяснить этот переход. «Большинство людей знакомо с тем, как газовая фаза воды — водяной пар — конденсируется в капли при охлаждении. Дальнейшее охлаждение превратит ее в лед, твердую фазу воды. Сажа — это другое дело», — сказал Михельсен.

Частицы сажи образуются, когда молекулы газа нагреваются до высоких температур, и они нелегко превращаются обратно в молекулы газа, как это делают капли воды при нагревании. Прочные химические связи удерживают частицы сажи вместе. «Приготовление сажи больше похоже на выпечку торта, чем на конденсацию воды. Нагрев жидкого теста для торта до высоких температур превращает его в стабильную твердую форму», — пояснил Михельсен.

Ученые давно подозревали, что для образования сажи должны образовываться химические связи.Однако образование сажи происходит быстро, и исследователи не понимали, как необходимые химические связи могут образовываться так быстро. Проблема усложнялась тем, что исследователи не знали даже, какие молекулы газовой фазы участвуют в образовании сажи.

«Очень сложно проводить измерения в пламени, — сказал Михельсен, — и без измерения участвующих молекулярных частиц это все равно, что пытаться выяснить, как приготовлен торт, не зная ингредиентов».

Изучены радикальные виды пламени

По словам Йоханссона, ключ к образованию сажи — это резонансно-стабилизированные радикалы.В общем, молекулы, являющиеся радикалами, имеют неспаренные электроны, которыми они хотят поделиться, что делает их реактивными. Но, в отличие от большинства радикалов, эти резонансно-стабилизированные радикалы имеют неспаренные электроны, которые участвуют в других связях в молекуле. Распределение электронной плотности между неспаренными электронами и другими связями в молекуле делает эти радикалы более стабильными, чем другие радикалы, но, тем не менее, они более реактивны, чем большинство других крупных молекул, образующих сажу. Измерения, проведенные в усовершенствованном источнике света в лаборатории Лоуренса в Беркли, показали последовательность этих радикальных видов во всех изученных пламенах.Мичельсен сказал, что другие исследователи видели эти радикалы и думали, что они могут быть вовлечены в образование сажи, но, похоже, их недостаточно, чтобы быть основной движущей силой.

«Мы выяснили, что эти радикалы могут запускать цепную реакцию», — сказал Михельсен.

Когда эти радикалы реагируют с другими молекулами, они могут легко образовывать новые стабилизированные резонансом радикалы. В процессе они вступают в реакцию с другими газообразными углеводородами и продолжают расти, регенерируя радикалы как часть растущей частицы.

Йоханссон объяснил: «Мы провели расчеты, чтобы продемонстрировать, что этот процесс должен происходить быстро».

«Это действительно довольно просто, ну … если вы знаете ответ», — сказал Михельсен. «Химический механизм имеет отношение ко многим высокотемпературным процессам, включая образование частиц межзвездной пыли, которые пронизывают нашу галактику. Мы очень взволнованы тем, что раскрыли тайну образования сажи, создания углеродных частиц, которые в настоящее время подавляющие некоторые части мира в результате лесных пожаров, и это может иметь такие разрушительные последствия для здоровья человека.«

Профессор Массачусетского технологического института Уильям Грин сказал, что давно предполагалось, что пути с участием резонансно-стабилизированных радикалов могут быть важны в полициклических ароматических углеводородах (ПАУ) и образовании сажи, поскольку известные реакции недостаточно быстрые, чтобы объяснить быстрое образование сажи. .

«Действительно, известно несколько конкретных реакций резонансно-стабилизированных радикалов, приводящих к ПАУ, но до сих пор никто не представил убедительного общего механизма, подтвержденного экспериментальными наблюдениями», — сказал Грин.«Я с нетерпением жду возможности включить эти недавно открытые пути реакции в комплексный механизм образования ПАУ, чтобы определить диапазон условий реакции, в которых эти недавно открытые пути важны».

Молекулярно-динамическое моделирование образования сажи при сжигании дизельного топлива с добавкой кислородсодержащего топлива

В этом исследовании изучается процесс образования сажи при сгорании дизельного топлива с использованием моделирования молекулярной динамики с реактивными силовыми полями путем изучения влияния пяти кислородсодержащих присадок на снижение образования сажи в дизельном топливе.Недавно улучшенные параметры ReaxFF CHO2016 используются из-за их возможности моделирования кинетики больших углеводородных топлив и описания химии конденсированных фаз углерода. Подробно изученные пути образования сажи включают термическое разложение топлива, образование ароматических колец, механизм зародышеобразования и массовый рост образующейся сажи. Получены данные о морфологическом развитии образования сажи, а также количества, указывающие на физические и химические свойства, такие как масса, размер, соотношение C: H и соотношение алифатических и ароматических C: H.Выявлена ​​роль алифатически замещенных ароматических соединений в образовавшейся коалесценции сажи и появлении алифатических боковых цепей в структурах сажи. Впервые количественно определены и визуализированы концентрации атомов углерода в образующихся частицах сажи из оксигенатов, смешанных с дизельным топливом. Влияние молекулярной структуры кислородсодержащих добавок, , т.е. , наличия сложных эфиров, спиртов, карбонильных групп и простых эфиров, на уменьшение образования прекурсора сажи выясняется путем количественной оценки раннего образования CO и CO ₂ во время термического разложение.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Влияние воды на химию образования сажи на JSTOR

Абстрактный

Представлена ​​комбинированная экспериментальная и численная программа.Эта работа резюмирует внутренние исследования, проведенные Юго-западным исследовательским институтом. Для соблюдения новых строгих норм по выбросам дизельных двигателей требуется способ снижения выбросов NOx и сажи. Большинство стратегий сокращения выбросов сокращают один загрязнитель, увеличивая другой. Впрыск воды — один из немногих многообещающих методов сокращения выбросов, способных одновременно снизить образование сажи и NOx в дизельных двигателях. Хотя широко распространено мнение, что вода снижает выбросы NOx за счет теплового эффекта, механизмы, лежащие в основе уменьшения образования сажи, до конца не изучены. Вода может уменьшить количество сажи за счет физического, термического или химического воздействия. Чтобы помочь в разработке стратегий закачки воды, цель этого проекта состояла в том, чтобы определить, как вода входит в химию образования сажи. Связанные эксперименты с горелками и моделирование пламени с богатой смесью были использованы для определения величины термического и химического воздействия воды на образование сажи и определения возможного кинетического механизма для его объяснения. Следуя модели Дека для процессов сгорания дизельного топлива (Dec, 1997; Flynn, et al., 1999) [1,16], образование сажи происходит в результате сгорания обогащенной смеси; таким образом, богатое пламя предварительно перемешанной смеси обеспечивает подходящее место, в котором можно изолировать влияние воды на кинетику. Были проведены эксперименты с открытым пламенем и горелкой для количественного определения точки образования сажи и относительных количеств образования сажи в предварительно смешанном пламени с добавлением воды и без нее. Эти результаты были использованы для расширения и дополнения данных, имеющихся в опубликованной литературе. Последующее моделирование использовалось для прогнозирования тенденций образования сажи с использованием принятых в настоящее время кинетических механизмов образования сажи.Результаты этих усилий привели к пересмотру кинетического механизма процесса. Сравнение экспериментальных данных и данных моделирования было использовано для оценки точности механизмов образования сажи и в конечном итоге привело к новому пониманию химии образования сажи и роли добавленной воды.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, в том числе A World In Motion® и Collegiate Design Series.

Химия частиц углеродной сажи и роль соседних компонентов

Аннотация

Частицы углеродной сажи аэрозолей играют решающую роль в радиационном балансе, создавая положительное радиационное воздействие.В настоящем исследовании концентрация частиц углеродной сажи на семи длинах волн была определена с помощью Aethalometer. Химическая характеристика соседних частиц с использованием SEM-EDX и интерпретация источников были выполнены в Агре над Индо-Гангским бассейном. Средняя концентрация частиц углеродной сажи была максимальной при 370 нм (9,3 мкг м ^-3 ), затем 440 нм (7,6 мкг м ^-3 ), 520 нм (7,2 мкг м ^-3 ), 590 нм ( 7,1 мкг · м ^-3 ), 660 нм (6.7 мкг м ^-3 ), 950 нм (6,6 мкг м ^-3 ) и 880 нм (6,5 мкг м ^-3 ). Анализ SEM-EDX частиц углеродной сажи, осажденных на кварцевой ленте эталометра, выявляет частицы разного размера и формы, такие как овальные, гексагональные, кубические, стержневые, хлопьевидные и слипшиеся частицы. Форма и размер испускаемых частиц зависят от природы источника, а также от условий горения. Частицы разной формы и размера составляют разные химические компоненты, а именно., C, Si, Al, S, Cl, Mg, K, Fe, Na. Свежие частицы сажи, испускаемые различными источниками, являются гидрофобными, а старые частицы сажи гидрофильны, когда они смешиваются с вторичными аэрозолями, такими как нитрат аммония, сульфат и другие органические вещества, влияющие на светопоглощающие свойства частиц сажи. Такие соединения, как полициклические ароматические углеводороды, табачный дым и выхлопы дизельных двигателей, которые имеют состав Al, K, Na, Ca и S, демонстрируют сильное поглощение в УФ-области. Fe показывает преобладание гематита, который также является индикатором красной окраски при 660 нм.Источник частиц сажи на данном участке был определен коэффициентом абсорбции (β _абс ), показателем Ангстрема абсорбции (α _абс ) и фракционированием, которое указывает на преобладание ископаемого топлива (54%) при сжигании биомассы (12%). ) и другие источники (34%).

Влияние смешения этанола на образование сажи в диффузионном пламени н-гептан / воздушный поток

Ламинарное диффузионное пламя было использовано для изучения влияния этанола на пламя n -гептана с точки зрения морфологии и микроструктуры сажи при распылении горение.При том же массовом потоке углерода на выходе из горелки соотношение легирования этанолом в n -гептане было изменено, и сажа была собрана из осевых положений пламени на разных высотах с использованием метода зонда термофореза. Результаты показали, что высота пламени значительно увеличивалась с увеличением степени легирования этанолом. Когда соотношение этанола и n -гептана ( C _E / C _N ) составляло 1,5, высота пламени увеличивалась на 10 мм по сравнению с пламенем чистого n -гептана.Кроме того, температура в центре пламени снижалась с увеличением степени легирования этанолом, но температура в нижнем положении была выше, чем в чистом пламени n -гептана, а температура в верхнем положении была ниже что в чистом n пламя -гептана. Однако температура пламени была максимальной, когда доля этанола в смеси превышала долю n -гептан. Температура в центре пламени снижалась с увеличением степени допирования этанолом, в то время как температура на краю пламени увеличивалась с увеличением отношения.Размер первичных частиц сажи (в дальнейшем размер сажи) во всех рабочих условиях увеличивался с увеличением высоты пламени, что соответствовало общему закону роста сажи. Более того, размер сажи на той же высоте уменьшался с увеличением степени легирования этанолом, и эта тенденция была наиболее очевидной при высоте пламени 20 мм и 30 мм. По сравнению с чистым n -гептаном, когда C _E / C _N было 1,5, размер сажи на 20 и 30 мм уменьшился в среднем на 34.83%, что указывает на то, что этанол может ингибировать рост частиц сажи на поверхности. Кроме того, плотность частиц сажи, собранных одной медной сеткой, значительно снизилась, что указывает на то, что этанол может снизить количество сажи.

1. Введение

Проблема загрязнения воздуха преследует людей многие годы. В настоящее время частицы сажи обычно считаются основной причиной загрязнения атмосферы твердыми частицами. Обычно они возникают в результате неполного сгорания углеводородного топлива, которое может приводить к потерям энергии, что приводит к глобальному потеплению, загрязнению окружающей среды и болезням [1–4].Таким образом, вопрос о том, как повысить эффективность сгорания топлива и снизить выбросы загрязняющих веществ, является актуальным. Спирты, как важное жидкое топливо, состоят из гидрокарбила и гидроксила (ОН), которые являются легкодоступными в промышленности жидкими топливами из биомассы, и известно, что гидроксил может способствовать процессу горения и уменьшать выбросы частиц сажи. Кроме того, высокая скрытая теплота испарения спиртов может снизить максимальную температуру сгорания и препятствовать образованию NOx.В таких условиях метанол и этанол часто используются в качестве присадок к топливу [5]. Обширные исследования показали, что кислородсодержащее топливо является эффективным методом снижения выбросов углерода дизельным двигателем. Например, этанол успешно используется в бензиновых двигателях путем смешивания с другими видами топлива [6, 7]. Хамдам и Джубран [8] исследовали влияние добавления этанола на характеристики сгорания бензина в двигателе. Результаты показали, что оптимальная производительность двигателя была достигнута при смешивании 5% этанола с бензином, а тепловой КПД топлива был улучшен на 4% на низкой скорости и на 20% на высокой.Aharon et al. [9] провели эксперимент по сжиганию с уменьшением веса при образовании капель n -гептана при смешивании с метанолом или этанолом. Они обнаружили, что скорость горения резко снижается с увеличением начального диаметра капель в воздухе, а влияние добавления метанола и этанола на скорость горения неочевидно. Более того, Fan et al. [10] измерили время задержки воспламенения смеси n -гептан / изооктан / этанол и установили расчетную модель. Их результаты показали, что низкотемпературная химическая инертность этанола расширяет диапазон октановой чувствительности. В процессе горения кислородная часть этанола замещает O ₂ , и в конечном итоге мольная доля O ₂ увеличивается с увеличением доли этанола [11]. Другие исследования продемонстрировали две схемы окисления смеси этанол / n -гептан посредством экспериментов и моделирования [12] и смоделировали химическую кинетику подробной схемы [13] и ее упрощенной версии [14].

Помимо важности увеличения выхода ацетальдегида за счет окисления CH ₃ CHOH в смесях этанола / n -гептан в различных пропорциях, был обнаружен очень похожий путь окисления. Ergut et al. [15] исследовали образование полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в пламени этилбензола и этанола при атмосферном давлении и указали, что скорость образования ПАУ этанола была низкой даже при сжигании обедненного кислорода. Предыдущие исследования исследовали влияние соотношения легирования этанолом на структуру пламени n -гептан / этанол и скорость образования прекурсора сажи [16]. Было обнаружено, что скорость дегидрирования n -гептана была выше, чем у этанола, в то время как этанол способствует реакции, обеспечивая активные свободные радикалы.

Кислородсодержащие топлива с разной структурой будут играть разную роль в снижении выбросов сажи даже при одинаковом содержании кислорода [17]. Для уменьшения выбросов сажи из спирта применяются три метода: разбавление, то есть уменьшение содержания ароматических углеводородов в топливе; оксигенация за счет уменьшения отношения эквивалентности и количества атомов углерода, которые можно использовать для образования ПАУ и сажи; усиление эффекта перемешивания для снижения цетанового числа и продления периода застоя.Это интересное открытие, что присутствие метанола и этанола в пламени диффузии этилена оказало противоположное влияние на ПАУ и образование сажи в пламени без предварительной смеси этилена [18]. Разбавляющий эффект метанола и повышенная концентрация H ₂ в результате разложения метанола подавляют образование начального бензольного кольца и последующий рост ПАУ и сажи. Напротив, добавление небольшого количества этанола будет способствовать образованию сажи. Zhang et al.[19] изучали влияние добавления диметилового эфира и этанола на образование полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в пламени предварительно смешанного этилена и обнаружили, что C ₂ H ₂ играет ключевую роль в образовании новых ароматических углеводородов. кольца. Кроме того, наноструктура частиц сажи также является ключом к пониманию свойств сажи; Это связано не только с реакционной способностью сажи [20] и характеристиками ароматической структуры поверхности сажи [21–25], но также имеет определенную связь с углеродными наноматериалами [26, 27].

В настоящее время существует довольно ограниченное количество исследований, посвященных влиянию этанола на пламя горения высокомолекулярных углеводородных топлив, процесс роста сажи в пламени и изменение морфологии сажи. Однокомпонентный компонент или смесь n -гептан часто исследуют как альтернативу мазуту [28]. Основными продуктами пиролиза n -гептана являются метан, этан, этилен, пропан, пропилен, n -бутан, 1-бутен, 1-гексен и др. [29].С повышением температуры пламени усиливается вторичная реакция продуктов пиролиза, что приводит к увеличению количества прекурсоров сажи и окончательному образованию большого количества сажи [30]. Принято считать, что основными предшественниками сажи являются циклоалканы, циклоалкены и ароматические углеводороды [31]. При добавлении этанола реакция усложняется, и это может изменить группы веществ в пламени. Молекулы этанола содержат гидроксильные группы, которые с большей вероятностью образуют активные кислородсодержащие интермедиаты при горении, такие как HCCO, CHO и активные радикалы OH [32].Повышение концентрации этих компонентов способствует снижению концентрации CH ₃ и C ₂ H ₂ , например, уменьшая вероятность образования ПАУ посредством циклизации метилирования и дегидрирования плюс ацетилена и уменьшая пиковое производство ПАУ, таких как бензопирен и нафталин. Таким образом, частицы сажи не могут поглощать больше ПАУ с образованием частиц сажи большого диаметра, которые могут препятствовать поверхностному росту сажи, уменьшать образование сажи, способствовать окислению основных углеродных частиц, а также уменьшать образование сажи [33].В этой статье влияние этанола на изменение размера частиц сажи и наноструктуру пламени, распыляемого n -гептаном, и процесс образования сажи были изучены путем смешивания этанола с n -гептаном в различных пропорциях.

2. Экспериментальная установка и методы

В данном исследовании использовалась экспериментальная установка с коаксиальной струей рассеянного пламени, как показано на рисунке 1, которая в основном включает горелку, устройство контроля потока, систему отбора проб с термозондом и систему определения температуры.Кроме того, распылитель жидкости и изоляционная лента также оборудованы для распыления жидкого топлива. Горелка Гюльдера широко применяется для исследования диффузионного пламени коаксиальной струи углеводородного топлива. Подробнее о горелке можно прочитать в наших предыдущих работах [34, 35].

Смешанное топливо испаряется через испаритель, и стабильное ламинарное диффузионное пламя образуется, когда скорость окислителя (воздух) составляет 60 л / мин. Для экспериментов использовали n -гептан высокой чистоты (> 99%) и этанол, которые были закуплены у Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. Хорошо перемешанное топливо проходит через регулятор потока жидкости, а затем через испаритель, который имеет впуск для жидкости и впуск для газа-разбавителя. Поскольку азот является носителем жидкого топлива, жидкость диспергируется и разбавляется, а затем смесь испаряется в испарителе. В этом эксперименте температура испарения составляет 423,5 К, а уровень топлива контролируется расходомером жидкости в распылителе жидкости. Наконец, он проходит через изолированную трубу, после чего в сопле образуется ламинарное диффузионное пламя.Кроме того, в качестве окислителя (воздуха) в эксперименте использовался сжатый сухой воздух.

В этой статье для записи формы пламени использовалась камера CCD. Образцы сажи собирали с помощью зонда для термофореза в центре пламени, в различных положениях и на разных высотах. Для обнаружения использовалась просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM, JEM-2100F), а морфология первичных частиц и наноструктура сажи были получены статистикой программного обеспечения. Условия эксперимента показаны в таблице 1, этанол и n -гептан, смешанные по объемной доле.

Случаи Этанол: n -гептан ( C E / C N ) Поток жидкого азота (мг / мин) расход (мл / мин) Высота пламени (мм) Корпус 1 0: 1 150 250 43 Корпус 2 175 250 47 Корпус 3 2: 3 210 250 49 Корпус 4 2603 2603

3.

Результаты и обсуждение

3.1. Сравнение высоты различных факелов

Ламинарное диффузионное пламя при добавлении различного этанола к гептану n- показано на рисунке 2. Результаты показали, что расстояние распространения пламени в воздухе увеличивается с увеличением доли этанола в топливе. и расход смешанного газа в сопле. Например, высота пламени увеличивается с увеличением отношения смеси этанола, и соответствующая высота пламени достигает 43 мм, 47 мм, 49 мм и 53 мм при соотношении C _E / C _N поддерживался на уровне 0, 1/4, 2/3 и 3/2 соответственно.Кроме того, размер частиц капли увеличивается с увеличением общего расхода жидкости, если поддерживается стабильный расход азота; для сгорания потребуется более длительное время крекинга, и, следовательно, скорость сгорания будет замедленной. Результаты соответствуют предыдущему исследованию [9].

Диапазон низкотемпературной области (более темная часть) пламени становится шире с увеличением степени легирования этанолом, и это может быть связано с тем, что этанол имеет высокую скрытую теплоту испарения, которая может снизить максимальную температуру сгорания. .Поскольку гексадекановое число этанола низкое (8–10), смешивание этанола с n -гептаном приводит к более длительной задержке воспламенения и более длительному времени подготовки к воспламенению [36, 37]. Затем топливо не окисляется в достаточной степени в исходном положении пламени; в то время как холодная зона расширяется в пламени, и контур внутри пламени становится размытым из-за изображения пламени, и граница между областью низкой температуры и областью высокой температуры становится неочевидной. Это можно объяснить следующим образом.С одной стороны, увеличение количества примеси этанола требует, чтобы пиролиз топлива поглощал больше тепла и понижал температуру. С другой стороны, увеличение количества примеси этанола усложняет компоненты в пламени. Пиролиз и горение этанола увеличивают концентрацию CH ₂ O, C ₂ H ₄ O, CO ₂ , H ₂ O, HCCO, CHO и активных радикалов OH в пламени [38]. Более того, удельная теплоемкость CO ₂ и H ₂ O относительно велика, и это привело бы к снижению температуры ниже пламени и к незначительному тепловому излучению [39].

На рис. 3 показана диаграмма сравнения температур различных факелов на разной высоте (высоко над горелкой, HAB). Распределение распределения температуры пламени в различных рабочих условиях измерялось с помощью трехмерного термопарного устройства для измерения температуры. Температура центра пламени увеличивается с увеличением высоты пламени. Температура на той же высоте пламени сначала повышается, а затем понижается вдоль центра пламени к краю. Кроме того, температура у края пламени на той же высоте умеренно увеличивается с увеличением степени легирования этанолом.Это объясняется тремя причинами. центр пламени будет ниже, чем у чистого пламени n -гептана. (2) Скрытая теплота испарения этанола высока, а при испарении этанола будет поглощаться больше тепла в нижней и центральной части пламени, поэтому температура в центре пламени будет ниже.При более высоком и краевом положении пламени полное сгорание топлива приводит к полному испарению этанола, и, следовательно, температура пламени увеличивается. (3) Смешивание этанола увеличивает концентрацию кислорода и количество CO ₂ и H ₂ O, что приводит к более высокой температуре на краю пламени и более низкой максимальной температуре.

3.2. Сравнение сажи в разных пламенах

На рис. 4 показано изображение ПЭМВР для чистого гептана и C _E / C _N = 1.5 в центре пламени на разной высоте с увеличением 4 × 10 ⁴ раз. На начальной стадии горения (HAB = 20 мм) в диффузионном пламени чистого гептана n- появляются отдельные ядра углерода, и их численность очень мала. Одиночные ядра углерода сталкивались с увеличением высоты пламени до HAB = 30 мм, интенсифицировался поверхностный рост частиц сажи и наблюдалась кластерная конденсация ПАУ [40]. Частицы сажи постепенно приобретают правильную сферическую форму, контур четкий, размер частиц продолжает увеличиваться, а высота пламени увеличивается.Изменение размера частиц в основном вызвано осаждением и ростом ПАУ на поверхности частиц по механизму дегидрирования и карбонизации, а также конденсацией и агломерацией между частицами [41]. Степень карбонизации частиц сажи дополнительно повышалась с повышением температуры в центре пламени, и частицы продолжали расти и конденсироваться на поверхности. Более того, окисление постепенно усиливалось, и агрегаты частиц в саже увеличивались с увеличением общего размера.При HAB = 40 мм окисление еще больше усилилось.

Под действием силы Ван-дер-Ваальса и броуновской силы агрегаты дополнительно агломерировались с образованием цепочечных агрегатных частиц, общая структура стала рыхлой, а размер частиц сажи стал меньше. Реакция окисления существует на различных стадиях развития зародышеобразования, роста, коагуляции, агломерации и окисления частиц сажи [42, 43]. В нижнем положении пламени диффузионный эффект кислорода слаб, и рост частиц сажи на поверхности является преобладающим с увеличением количества и размера частиц сажи.Кроме того, реакция окисления постепенно становится доминирующим фактором с непрерывным увеличением высоты пламени, и диаметр частиц сажи постепенно уменьшается. Около кончика пламени реакция окисления идет очень интенсивно из-за высокой температуры в центре пламени, и тогда агломераты сажи будут быстро истощаться и соответственно расходоваться. Результаты подгонки показали, что размер частиц сажи на разной высоте соответствует нормальному распределению, которое аналогично диапазону размеров сажи (например,грамм. 10 ~ 40 нм) n -гептана в предыдущих исследованиях [44, 45].

Процесс роста сажи вдоль осевой высоты в центре рассеянного пламени, когда C _E / C _N составляет 1/4 и 2/3, соответственно, как показано на рисунке 5, что аналогичен чистому n -гептан ( C _E / C _N = 0). Другими словами, развитие частиц сажи прошло пять стадий: зародышеобразование, рост, конденсация, агломерация и окисление.Разница в том, что при добавлении этанола рост поверхности сажи на той же высоте замедляется, размер сажи становится меньше, агломерация задерживается, а реакция окисления ускоряется. Таким образом, распределение исходных частиц сажи в отобранной медной сетке в нижнем положении пламени рассеивается. Другими словами, зона газофазной реакции, создаваемая сажей в пламени, расширяется, а зона окисления агломерации частиц уменьшается.

3.3. Анализ распределения размеров сажи

Изображения HRTEM частиц сажи в ламинарном диффузионном пламени гептана n-, смешанного с этанолом, показаны на рисунке 6. Размер первичных частиц сажи был измерен с использованием программного обеспечения для нанометрового анализа. Для статистических расчетов были сделаны различные изображения при разной высоте пламени. Число статистических частиц составляло около 100, и распределение диаметров частиц было нелинейно подогнано с использованием LogNormal. На рис. 7 показан размер сажи в экспериментальных условиях.

Согласно статистическим результатам по размеру частиц, размер сажи увеличивается с высотой пламени. Частицы сажи резко менялись в зависимости от высоты пламени; например, значения HAB 20 мм, 30 мм и 40 мм приведены в таблице 2. Можно видеть, что размер сажи хорошо согласуется с соотношением смешивания этанола; т.е. размер частиц, очевидно, уменьшается с увеличением степени допирования этанолом, за исключением C _E / C _N = 0 при HAB = 40 мм.Причина может заключаться в том, что частицы сажи на кончике пламени чистого n -гептана были окислены, что привело к уменьшению размера частиц.

2 9032 нм HAB (мм) C E / C N 0 1/4 2323 20 15,26 нм 12,9 нм 12.26 нм 10,79 нм 30 17,49 нм 15,18 нм 13,1 нм 11,13 нм 40 12,8 нм 9032 нм

По сравнению с размером сажи при C _E / C _N = 0 и C _E / C _N = 3/2, высота пламени при HAB = 20 мм и HAB = 30 мм уменьшается на 33. 16% и 36,47%. Тенденция не была очевидна при HAB = 40 мм, а размер сажи в пламени чистого n -гептана был меньше, чем в пламени с этанолом. Это можно объяснить следующим образом: частицы сажи созревают вдоль радиального положения пламени и в конечном итоге окисляются на краю пламени и на конце при более высокой температуре. Однако смешивание этанола увеличит высоту пламени и снизит максимальную температуру пламени, таким образом замедляя окисление сажи. В целом механизм, объясняющий уменьшение количества частиц сажи при смешивании этанола, заключается в том, что молекулы этанола содержат гидроксильные группы, а этанол — 34.Кислород 8%. Таким образом, некоторые кислородсодержащие промежуточные радикалы могут выделяться при горении, что дополнительно способствует окислению основных углеродных частиц. Кроме того, на размер частиц также влияет топливо и расход окислителя, поскольку изменение их начальной скорости влияет на реакцию горения и время пребывания частиц сажи в пламени [16]. Увеличение скорости окислителя может подавить передачу энергии от кольцевой области, образующей сажу, к оси пламени.По мере увеличения начальной скорости воздуха требуется больше времени для образования сажи на оси пламени, и размер частиц сажи уменьшается с увеличением скорости окислителя, что является результатом коагуляции, реакции роста поверхности и более короткого времени пребывания топлива. продукты пиролиза [46]. По мере увеличения доли легирования этанолом, влияния этанола на разбавление топлива, окисление, замедление периода горения и излучение продуктов разложения, размер основных углеродных частиц перемещается в направлении малого диаметра частиц, и, следовательно, диапазон распространения сужается.

На рис. 8 показаны изображения сажи, полученные методом ВРЭМ, увеличенные в 4 × 10 ⁵ раз вдоль центра пламени на разной высоте в пламени этанола / n -гептана. Из рисунка 8 видно, что структура оболочки сажи становится очевидной с увеличением высоты пламени. Добавление этанола может снизить степень старения сажи и увеличить активность окисления сажи в высокотемпературной области пламени (край и расположение наконечника), как это показано в [18–20].

4.Выводы

В данном исследовании морфологическая эволюция и наноструктура эмиссии сажи в ламинарном диффузионном пламени совместного потока гептана n-, смешанного с этанолом, были экспериментально изучены с использованием термоплавательного зонда и технологии HRTEM. Основные выводы заключаются в следующем: (1) При одинаковом общем содержании углерода высота гептана n- увеличивалась с увеличением отношения этанола. (2) Температура положения центра пламени уменьшалась с увеличением отношения смешанного этанола, в то время как оно увеличивалось с увеличением отношения на краю пламени.(3) Процесс образования частиц сажи в ламинарном диффузионном пламени n -гептан и n -гептан / этанол аналогичен. Однако размер сажи на той же высоте значительно уменьшается по мере увеличения содержания этанола в смешанном топливе.