А.Л. ВЕРЕЩАГИН, Н.В. БЫЧИН ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНОАЛМАЗОВ С АЗОТОМ

УДК 539.2(06) Ультрадисперсные (нано-) материалы
А.Л. ВЕРЕЩАГИН, Н.В. БЫЧИН
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
184
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
УДК 539.2(06) Ультрадисперсные (нано-) материалы
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.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
185
УДК 539.2(06) Ультрадисперсные (нано-) материалы
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. Верещагин А.Л., Петрова Л.А. Взаимодействие 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. Викторов С.Б., Губин С.А. Термодинамический расчет диаграммы состояния фаз
дисперсного углерода. // Физикохимия ультрадисперсных систем. Сборник научных трудов
IV Всероссийской конференции. Москва. 1999. С.44-47.
3. Верещагин А.Л., Детонационные наноалмазы. Барнаул. АлтГТУ. 2001. С.67.
186
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9