,

Бийский государственный технологический институт

взаимодействие

детонационных наноалмазов с азотом

Методами термического анализа изучено поведение детонационных наноалмазов при линейном нагревании в атмосфере азота. Установлено, что детонационные наноалмазы вступают в реакцию с газообразным азотом с экзотермическим эффектом, начиная с температуры 478ºС с тепловым эффектом 8 кДж/г. Потеря массы составляет 78,4% за цикл прогрева в диапазоне температур 100–1000ºС.

При исследовании реакционной способности детонационных наноалмазов (ДНА) методом газовой хроматографии было обнаружено их взаимодействие с азотом и водородом с образованием синильной кислоты [1].

Целью данного исследования явилось изучение реакционной способности ДНА по отношению к атмосферному азоту методами термического анализа.

Результаты проведенного исследования представлены (кривые ДТА и ТГА) представлены на рисунках 1 и 2. В качестве контрольного образца был взят алмаз статического синтеза марки АС-15 зернистости 50/40.

Рис. 1. Кривые ТГА образцов ДНА (I) и АС-15(II) – атмосфера азота, скорость нагревания

10 град/мин


Из представленных данных следует, что детонационные наноалмазы существенным образом отличаются по реакционной способности от алмазов статического синтеза. Так, потеря массы у образца ДНА составляет 78,4%, а у образца АС-15 – 8,3 %. Также различаются и кривые ДТА – образец ДНА участвует в экзотермическом процессе с азотом (температура начала процесса 478ºС, максимум – при 557ºС и завершается около 900ºС, тепловой эффект 8,0 кДж/г или 96,0 кДж/моль ДНА). На кривой ДТА образца АС-15 в азоте термические эффекты отсутствуют.


Рис. 2. Кривые ДТА образцов ДНА (I) и АС-15(II) – атмосфера азота, скорость нагревания 10 град/мин

Если допустить, что при взаимодействии ДНА с азотом протекает реакция образования молекул дициана (CN)2, то в этом случае энтальпия образования ДНА должна составлять величину не менее +120 кДж/моль. На основании других расчетов значение энтальпии образования ДНА оценивают порядка 40 кДж/моль [2–3]. В связи с этим требуется дополнительное исследование механизма этой реакции.

Список литературы

1. , Петрова атмосферного азота с алмазоподобной фазой углерода // Ультрадисперсные порошки, материалы, наноструктуры. Сб. мат. межрегион. конф. (17-19 декабря 1996 г.). Красноярск. 1996. Изд. КГТУ. С.42-43.

2. , Губин расчет диаграммы состояния фаз дисперсного углерода. // Физикохимия ультрадисперсных систем. Сборник научных трудов IV Всероссийской конференции. Москва. 1999. С.44-47.

3. , Детонационные наноалмазы. Барнаул. АлтГТУ. 2001. С.67.