Структура переходных форм углерода

Теплота сублимации углерода определяется затраченной энергией на разрыв всех межатомных связей в грамм-атоме образца углерода. Полученные в настоящей работе, а также имеющиеся в литературе данные по теплотам сгорания образцов углерода следует рассматривать с точки зрения полимерной структуры переходных форм углерода (см. первую статью настоящего сборника). Гомогенно графитирующийся углерод на предкристаллизационной стадии термической обработки (1500—1900° С) характеризуется процессом деструкции менее термически прочных боковых связей с сохранением жесткого полимерного каркаса, образованного более прочными связями полиенового типа между углеродными слоями. [c.32]

Изучены изменения атомного строения и пористой структуры переходных форм углерода при взаимодействии их с газообразными окислителями. [c.55]

С точки зрения полимерной структуры переходных форм углерода можно предположить, что изменение межслоевого расстояния на стадии карбонизации определяется не только более слабыми полями углеродных слоев малых размеров, но и препятствующими сближению слоев углеродными цепочками боковых радикалов, которые содержат алмазную модификацию атомов (4о) с валентными углами 109°. [c.75]

Резкое различие в свойствах и структуре простых форм углерода определяется спецификой структуры и энергетического спектра атомов отдельных валентных модификаций. Фрагменты структуры различных модификаций, сочетающиеся в пространственно полимерной структуре переходных форм углерода, с неизбежностью внесут свой закономерный вклад в свойства углеродного вещества, зависящий от относительного содержания в нем атомов разных валентных модификаций. [c.236]

Особенности структуры переходных форм углерода.......222 [c.219]

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ ПЕРЕХОДНЫХ ФОРМ УГЛЕРОДА [c.222]

Механические свойства углеродных волокон определяются структурой переходных форм углерода (см. гл. 1). На структуру, а следовательно, и свойства углеродного волокна влияют природа полимера, характер промежуточных продуктов, образующихся в процессе пиролиза, условия карбонизации и графитации. Существенное влияние на прочность и модуль Юнга оказывает структура волокнистых форм углерода. [c.15]

Разделение полимерной структуры переходных форм углерода па ядерную и периферийную части помогает понять их преобразование в различных условиях термической обработки, если учесть неодинаковую реакционную способность обеих частей структуры. Следует выделить четыре стадии термического преобразования органических веществ в углерод [c.29]

Неоднородные по состоянию гибридизации атомов полимеры углерода, структура которых в разной степени приближается к структуре фафита, были названы переходными формами углерода. [c.39]

Множество полимерных образований углерода, обычно получаемых карбонизацией органических веществ, содержат атомы разных валентных модификаций и могут быть названы переходными формами углерода. В большинстве случаев их структура характеризуется совокупностью уложенных в пачки параллельных слоев ароматического углерода и связанных в пространственный полимер боковыми цепочками углерода [1]. [c.264]

С возрастанием степени кристаллизации в углеродистых продуктах непрерывно уменьшается количество боковых цепочек углерода, связывающих углеродные слои соседних пакетов в пространственно полимерную структуру. Промежуточные продукты кристаллизации так же, как и продукты карбонизации, представляют собой переходные формы углерода, содержащие атомы разных валентных форм в слоях и боковых связях. [c.267]

Углеродные материалы находятся на стыке металлических и неметаллических электрокатализаторов. С одной стороны, возможно варьирование их каталитических и электрокаталитических свойств в широких пределах путем изменения кристаллической структуры и химического состава поверхности [39]. Химическое строение поверхностных групп углеродных материалов является определяющим в электрокаталитических явлениях. С другой стороны, графитированные и даже переходные формы углерода имеют весьма узкую запрещенную зону, что существенно приближает их по поведению к металлическим материалам [40]. В связи с этим при интерпретации электрокаталитических явлений следует учитывать в общем случае как локальные эффекты, обусловленные связыванием субстрата в активном центре, так и коллективные, обусловленные полупроводниковым характером углеродных материалов. [c.16]

Главным фактором, который определяет графитацию углеродных материалов, является температура. В интервале температур их обработки можно выделить три стадии, различающиеся по характеру упорядочения атомов углерода [19]. Первая стадия протекает до температур 1400—1500° С, на этой стадии идут процессы карбонизации и ароматизации углеродного материала за счет углерода, выделяющегося при разложении остатков органических соединений. Одновременно наблюдается уменьшение доли нерегулярного углеродного материала вследствие развития процессов молекулярного упорядочения. Вторая стадия протекает до температур 2000° С. Здесь наблюдается дальнейшее упорядочение атомов углерода в более совершенную структуру. Наряду с ростом молекулярных слоев идет процесс соединения их в пакеты. Образуются так называемые переходные формы углерода. На третьей стадии, собственно гомогенной графитации, при температурах >2000° С переходные формы углерода превращаются в поликристаллический графит путем трехмерной кристаллизации в твердой фазе. Присутствие кислорода в газовой фазе вызывает ускорение процесса графитации. Аналогичное влияние, хотя и в меньшей степени, оказывает углекислый газ. [c.25]

Изучение спектральных характеристик углеродных материалов позволяет получить непосредственные данные об объемной и поверхностной структуре и электронных состояниях углеродных материалов. Результаты этих исследований используются при анализе соответствующих вопросов в различных разделах монографии. Здесь мы рассмотрим кратко некоторые общие особенности спектрального поведения графита и переходных форм углерода. [c.32]

Сборник посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям структуры и физикохимических свойств переходных форм углерода и различных карбонизованных органических веществ. [c.4]

Один из трех разделов настоящего сборника содержит статьи с изложением результатов экспериментальных исследований лаборатории физической химии Института горючих ископаемых в области кристаллохимии углерода. В первой статье сборника излагается концепция переходных форм углерода, обобщающая фактический материал по изучению структуры и свойств углерода и углей с химической точки зрения. [c.6]

Продукты карбонизации органических вешеств характеризуются пространственной полимерной структурой. Они отличаются сочетанием различных типов связей и содержат атомы углерода различных валентных модификаций. Эти продукты, представляющие собой практически чистый углерод, были названы переходными формами углерода [1, 2]. К ним относятся материалы, полученные высокотемпературной обработкой органических веществ в интервале температур 1000—3000° С. [c.88]

При исследовании пиролиза ряда фенол-альдегидных смол было показано, что структура исходного полимера определяет способность к гомогенной графитации образующихся переходных форм углерода [136, 137]. С увеличением числа фенольных гидроксильных групп и особенно числа метильных радикалов (замещенные фенолы) возрастает степень графитации фенол-альдегидных коксов при высокотемпературной обработке. [c.191]

Принимая во внимание расчеты температурных зависимостей теплоемкости для моделей твердых тел со слоистой структурой, а также экспериментальные результаты по низкотемпературным теплоемкостям графитов, можно предполагать, что теплоемкость переходных форм углерода будет расти с температурой, но по абсолютной ве- [c.105]

Термодинамическая вероятность переходных форм углерода всегда больше единицы. Она может служить мерой внутреннего беспорядка системы чем выше термодинамическая вероятность какой-либо переходной формы углерода, тем менее совершенна структура такого вещества. Наоборот, макросостояние, соответствующее идеальному порядку, реализуется только одной конфигурацией и термодинамическая вероятность такого состояния минимальна и равна единице. [c.148]

Переходные формы углерода, да и поликристаллический графит, нельзя считать равновесными системами. Эти тела обладают повышенной внутренней энергией [52, с. 46] и находятся в метастабильном состоянии. Переход в более стабильное состояние связан с индуцированным сбросом энергии углеродистой системой и протекает лишь при высоких температурах [52, с. 35]. Если температура графитации достаточно велика, то время релаксации для графитирующихся материалов мало. При обычных же температурах оно бесконечно велико и переходные формы углерода могут существовать как угодно долго, находясь в метастабильных состояниях. Структура таких тел при комнатных температурах находится как бы в замороженном состоянии. [c.150]

В ряде работ [64—66] по исследованию теплоемкости коксов и углей показано, что эта величина зависит от многих факторов температуры, влажности, содержания летучих и минеральных примесей, структуры. Даже температурные зависимости теплоемкости графитов разного происхождения несколько отличаются друг от друга [54, 67, 68]. Естественно, что еще большего разнообразия можно ожидать в случае переходных форм углерода. [c.152]

Работами В. И. Касаточкина и сотрудников показано (в той мере, в какой позволяет метод рентгенографии), что электрические и теплофизические свойства всех углеродистых материалов изменяются одновременно с изменениями структуры переходных форм углерода вплоть до графитовой. При оценке графитации как гомогенного процесса они исходили из положений о фазовом состоянии и о гомогенной системе, развитых [c.67]

Наряду с кристаллическими известно большое число аморфных и частично кристаллических переходных углеродных материалов. К ним относятся различные сажи, коксы, пирополимеры, стеклоуглерод, угли с разной степенью метаморфизма, шунгит и т. д. Структуры переходных форм углерода могут быть классифицированы на три основные группы [1] турбостратная структура, аморфный углерод и надатомиые образования высшего по- [c.23]

Неоднородные по состоянию гибридизации атомов полимеры углерода были названы нами переходными формами углерода [8]. Фрагменты структуры с разными типами связей, сочетающиеся в пространственно полимерной структуре переходных форм углерода, с неизбежностью вносят свой закономерный вклад в свойства углеродного вещества. Так, например, в неграфитирующейся форме углерода монослои ароматического углерода сшиты термически прочными боковыми полииновыми (—С=С—) или кумулено-вьши (=С=С=) цепочками углерода (с 2а2л-связями) в пространственный полимер, неспособный к гомогенной кристаллизации в графитовую решетку [9]. [c.8]

Разделение на ядерную и периферийную части полимерной структуры переходных форм углерода помогает понять их преобраго-вание в различных условиях обработки, если учесть неодинаковые реакционные свойства обеих частей структуры. [c.9]

Целью настоящего исследования являлось выяснение зависимости энтальпии, определяемой по теплотам сгорания, от структурьЕ переходных форм углерода. [c.28]

Приведены данные по изучению теплот сгорания различных углеродных материалов, которые объясняются с точки зреаия полимерной структуры переходных форм углерода. Получен углеродный материал (2800° С) С1 еплотой сгорания ниже, чем у природного графита (С 99,8%). [c.302]

Исследованиями зарубежных и отечественных ученых усгановлено, что эксплуатационные свойства углеродных материалов находятся в прямой зависимости от структуры и, в частности, кристаллической структуры нефтяных коксов. При высокотемпературной обработке нефтяных коксов при прокаливании и графитации происходит целый ряд физико-химических превращений, в результате которых несоверщенный по своей структуре кокс перестраивается в кристаллический материал с трехмерно упорядоченной структурой. Особый интерес представляет перестройка тонкой кристаллической структуры, так как многообразие переходных форм углерода, многообразие свойств углеграфитовых материалов определяется сочетанием углерода в различных гибридных состояниях с разным типом углерод-углеродных связей, а также надмолекулярной структурой, определяемой ориентацией графитовых слоев и степенью их совершенства. [c.117]

На второй стадии графитации (до 2200°С) наряду с увеличением размеров решеток и повышением степени двухмерной упорядоченности происходит повышение числа слоев в блоках. Удаляются атомы, находящиеся между слоями образуются переходные формы углерода - турбост-ратные структуры. Атомы углерода в решетках таких структур не имеюг идеального расположения и значительно смещены относительно хшоскости решеток. [c.34]

Многочисленными исследованиями установлено,что свойства углеродной продукции находятся в прямой зависимости от структуры и физико-химических свойств нефтяных коксов. ОсоОый интерес представляет тонкая структура, так как многооОразив переходных форм углерода объясняется сочетанием углерода в различных гибридных состояниях, разным типом углерод-углеродных связей, а также надмолекулярной структурой, определяемой ориентацией графитовых слоев, степенью их совершенства. [c.96]

Наряду с кристаллическими известно большое количество аморфных и частично кристаллических переходных форм углерода. Их структура может быть классифицирована на три основные фуппы турбостратная структура, аморфный углерод и надатомные образования высшего порядка. Основой турбосфатной структуры являются базисные плоскости, образующие пакеты, в которых, однако, отсутствует определенная ориентация. Пакеты представляют собой двухмерные кристаллы. В ядерной части структуры пакетов атомы углерода имеют зр"- и 5р-гибридизацию. Кристаллические пакеты и аморфные фракции углерода химически связаны между собой и образуют полимерные структуры высшего порядка. [c.9]

Важным свойством переходных форм углерода является их склонность к фафитации, в процессе которой существенно изменяется структура углеродного материала. При фафитации происходит снижение сопротивления. [c.9]

Усенбаев КВ. Исследование структуры и свойств переходных форм углерода. Фрунзе. Мектеп, 1960. С.66. [c.171]

Важным свойством переходных форм углерода является их склонность к графитации. Трехмерное упорядочение атомов углерода в структуру графита, происходящее при высокотемпературной обработке графитирующихся материалов, является сложным многостадийным процессом. По склонности к графитации углеродные материалы делятся на графитирующиеся, для которых трехмерное упорядочение достигается при температурах 2100— 2300°С, и неграфитируюшиеся, состояние которых не изменяется вплоть до 3000° С. Их принадлежность определяется природой исходных веществ при формировании продуктов пиролиза и крекинга. К графитируемым веществам относятся нефтяные и пеко-вые коксы, коксы из поливинилхлорида и коксующихся углей. Сахарный уголь, каменные угли, богатые кислородом, пиролизный кокс из хлористого поливинилидена не графитируются даже при 3000° С. В неграфитирующихся углеродных материалах неориентированные ароматические монослои сшиты термически прочными полиеновыми или поликумуленовыми цепочками углерода в пространственный полимер, гомогенная графитация которого сильно затруднена (см. рис. 5). Неграфитирующиеся материалы могут быть подвергнуты гетерогенной кристаллизации, которая связана с конденсацией паров углерода и протекает с заметной скоростью при температурах >3000° С. [c.24]

Наиболее важным фактором, определяющим скорость коррозии, является электрохимическое окисление углеродных материалов. В соответствии с кристаллохимией переходных форм углерода окислению может подвергаться неароматический угле-род боковых цепей, краёвые атомы боковой структуры, или может происходить внедрение кислородсодержащих частиц и компонентов электролита между ароматическими макромолекулами графитоподобных кристаллов. В зависимости от типа углеродного материала превалирующим может стать один из этих путей. [c.87]

Поведение однокомпонентной системы углерода не покажется столь загадочным, если в понятие химического компонента включить отдельные валентные модификации атомов и учесть взаимное превращение в условиях обработки. Переходные формы углерода с этой точки зрения могут рассматриваться как многокомпонентная система с непрерывным изменением свойств в функциональной зависимости от компонентного состава. Включение гетероатомов (например, в составе углей) и вторичная структура (дисперсность, текстура и др.) также влияют на свойства углеродного материала. [c.8]

Механизм электропроводности для гомогенно графитирующихся углеродных материалов при разных температурах обработки был описан в обстоятельных работах Мрозовского [11, 12], с точки зрения зонной модели графита. В этих работах большое значение придается процессам деструкции боковых связей как физической причине возникновения дырок в я-зоне, а также росту размеров углеродных слоев. (Изложение результатов исследования электрофизических свойств переходных форм углерода в связи со структурнохимическими преобразованиями при разных температурах обработки приводится в статье Т. М. Хренковой и В. И. Каса-точкина настоящего сборника.) Процесс гомогенного графитирования весьма специфичен и отражает особенности полимерной структуры и реакционных свойств переходных форм углерода. Термическое преобразование гомогенно графитирующихся углеродных материалов наглядно может быть представлено наложением двух процессов атомного упорядочения. Один из них представляет собой химический процесс двумерного упорядочения в углеродных слоях (химическая двумерная кристаллизация), за счет неупорядоченной периферийной части углерода (на стадии [c.10]

В гомогенно неграфитирующихся переходных формах углерода сочетаются атомы с ж / -гибридизацией в структуре полимера, образованного поликонденсированными ароматическими ядрами, связанными боковыми атомными цепочками полиинового или кумуленового типа. [c.15]

K. Усенбаев. Исследование структуры и свойств переходных форм углерода. Автореферат канд. дисс. М., ИГИ, 1961. [c.77]

Разобранные выше примеры некоторых представителей различных классов карбо- и гетероцеппых полимеров наглядно иллюстрируют возможности регулирования структуры и, следовательно, свойств переходных форм углерода посредством изменения молекулярной и надмолекулярной структур исходных полимеров, а также условий карбонизации. [c.196]

Наблюдаемое непрерывное изменение свойств переходных форм углерода в пшроком диапазоне может быть объяснено зависимостью свойств от компонентного состава смеси, по аналогии с классической диаграммой состояния состав — свойство. При этом атомы углерода разных валентных модификаций рассматриваются в качестве отдельных компонентов, каждый из которых вносит свой специфический вклад тина связ№ в полимерную структуру углерода. [c.236]

В завершающей метаморфизм стадии, антрацитах, достигается предельное содержание ароматического углерода, упорядоченного в слои. Параллельно уло5кенные в пакеты, они располагаются вдоль плоскости напластования. Высокая упорядоченность атомной структуры и текстура антрацитов отвечает наиболее термодинамически устойчивым переходным формам углерода в условиях метаморфизма. [c.245]

Третья стадия, или стадия гомогенной графитации, начинается с температуры 2273— 2373° К, когда переходные формы углерода, формирующиеся на предкристаллизационной стадии, начинают превращаться в поликристаллический графит. На этой стадии протекают процессы азимутальной ориентации углеродных сеток и сближения их в пакетах турбостратной структуры, т. е. идут процессы трехмерной кристаллизации в твердой фазе1. [c.145]