RU2641829C1 - Способ получения наноуглерода - Google Patents
Способ получения наноуглерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641829C1 RU2641829C1 RU2016132962A RU2016132962A RU2641829C1 RU 2641829 C1 RU2641829 C1 RU 2641829C1 RU 2016132962 A RU2016132962 A RU 2016132962A RU 2016132962 A RU2016132962 A RU 2016132962A RU 2641829 C1 RU2641829 C1 RU 2641829C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanocarbon
- acetylene
- detonation
- barrel
- closed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 40
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N [O].C#C Chemical compound [O].C#C LNSPFAOULBTYBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000010283 detonation spraying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004125 X-ray microanalysis Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical class [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni] ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
- B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0004—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of nanostructural devices or systems or methods for manufacturing the same
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для получения наноуглерода. Способ включает подачу в реакционную камеру, выполненную в виде ствола, периодически закрываемого с одного и открытого с другого конца, со стороны закрываемого конца через систему быстродействующих клапанов и смеситель в проточном режиме чистого или с добавкой кислорода ацетилена, а затем легко детонирующей ацетилен-кислородной смеси, инициирование детонации у закрытого конца камеры и после прохождения детонационной волны образование наноуглерода в результате детонационного разложения ацетилена, при этом в конце цикла получения наноуглерода производят продувку ствола газообразным углеводородом с общей формулой CnH2n+2 или CnH2n, реализуют частотное повторение циклов в автоматическом режиме, а полученный наноуглерод собирают в коллекторе. Изобретение обеспечивает получение наноуглерода необходимой степени чистоты высокопроизводительным способом с повышенными эффективностью использования исходного сырья и взрывобезопасностью. 2 ил.,1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к нанотехнологиям и может быть использовано для получения наноуглерода.
Известны способы получения технического углерода (сажи) [1, 2], основанные на сжигании или термическом разложении углеводородного сырья. На этих способах основано многотоннажное производство сажи, применяемой в ряде отраслей промышленности. Указанными известными способами не всегда можно получить материал для изготовления таких специальных изделий, как суперконденсаторы, никель-марганцевые химические источники тока, топливные элементы, токопроводящие полимеры и др. Известны способы получения наноразмерного углерода в виде нанотрубок и фуллеренов, основанные на применении лазерного излучения, термической плазмы и тлеющего разряда [3-5]. Недостатком этих способов является гораздо более низкая производительность, чем способов [1, 2], и нестабильность состава и свойств получаемого продукта. Известны также способы получения ультрадисперсного технического углерода путем детонационного сжигания углеводородов, в т.ч. детонационным разложением ацетилена [6, 7]. Способы позволяют получать ультрадисперсный технический углерод с повышенной электропроводностью, который пригоден для изготовления вышеуказанных изделий. Способы [6, 7] обладают тем недостатком, что в них исходное сырье - ацетилен -подвергается предварительному сжатию до высоких давлений (3,5 атм и выше). В связи с этим к производству предъявляются требования по безопасности высшей категории, что требует дополнительных затрат при организации производства. Кроме того, производительность способов [6, 7] ограничена тем, что процесс носит циклический характер со временем операционного цикла в десятки секунд, хотя время реакции распада ацетилена составляет всего несколько миллисекунд. Такая длительность цикла связана с необходимостью герметизации реакционного объема при создании в нем высокого давления, так что процесс детонации происходит в закрытом объеме, затем осуществляют открывание реакционного объема и вывод продуктов реакции продувкой сжатым воздухом с последующим отбором получаемого продукта.
Наиболее близкий способ для получения наноуглерода описан в [8], где для реализации детонационного разложения ацетилена используют импульсный газодетонационный аппарат с проточной подачей компонентов взрывчатой смеси в ствол детонационной установки. Эксперименты выполнены с использованием комплекса детонационного напыления CCDS2000 [9].
В [8] в ствол детонационной установки сначала запускают исследуемую смесь ацетилен/кислород, затем некоторую порцию газовой смеси, которая играет роль бустера. После инициации взрыва газовой смеси с помощью искры (использована автомобильная свеча) выделялась энергия, необходимая для запуска детонации исследуемой смеси ацетилен/кислород. Получающийся в результате одного цикла детонационного разложения ацетилена наноуглерод осаждали на стальную или стеклянную подложку и анализировали свойства получаемого материала. Из-за малой порции получаемого в одном цикле материла (около 200 мг) описанный способ без реализации высокочастотного циклирования не может быть промышленной технологией получения наноуглеродного продукта.
Для организации циклического повторения при детонационном напылении в установке CCDS2000 в конце каждого цикла остатки продуктов детонации выталкивают из ствола азотом, создавая при этом в стволе невоспламеняющуюся газовую пробку для предотвращения самопроизвольной детонации порции взрывчатой смеси, подаваемой при реализации следующего цикла. При этом часть подаваемой новой порции смеси перемешивается в смесителе установки с азотом, образуя в стволе между азотной пробкой и новым зарядом зону смешения объемом около 10-15%. В случае реализации таким способом циклического процесса детонационного разложения ацетилена одним из недостатков будет образование на границе смешения ацетилена с азотом азот-углеродных соединений со снижением чистоты получаемого углеродного продукта. Другим существенным недостатком такого способа является срыв детонации в зоне смешения из-за разбавления ацетилена азотом с уменьшением доли разложившегося ацетилена и соответствующим уменьшением продуктивности процесса получения углеродного продукта.
Целью изобретения является реализация высокопроизводительного процесса получения наноуглерода с высокой эффективностью использования исходного сырья при повышенном уровне безопасности проведения работ.
В предлагаемом способе в реакционный объем, выполненный в виде удлиненной, периодически закрываемой с одного и открытой с другого конца камеры (ствола), со стороны закрываемого конца через систему быстродействующих клапанов и смеситель подают в проточном режиме порцию чистого или с добавкой кислорода ацетилена, затем порцию легко детонирующей ацетилен-кислородной смеси. После этого конец ствола, у которого располагается заряд легко детонирующей смеси (бустер), запирают предохранительным клапаном и у закрытого конца производят искровое инициирование детонации. При достаточном объеме бустера в слое чистого или с добавкой кислорода ацетилена генерируется детонация, вызывающая разложение ацетилена с выделением наноуглерода. При расширении горячих продуктов детонации основная масса наноуглерода выбрасывается из ствола в коллектор, где происходит его накопление. Для завершения цикла открывают запорный клапан, и остатки продуктов детонации в отличие от [8, 9] выталкивают из ствола в коллектор газообразным углеводородом с общей формулой CnH2n+2 или CnH2n, создавая при этом в стволе невоспламеняющуюся газовую пробку для предотвращения самопроизвольной детонации порции ацетилена, подаваемой при реализации следующего цикла. Высокопроизводительный процесс получения наноуглерода реализуют частотным повторением циклов в автоматическом режиме. Автоматизация реализуется с помощью промышленного компьютера, который управляет газораспределителем на быстродействующих клапанах, запорным клапаном и высоковольтным блоком со свечой зажигания. Длительность цикла составляет не более 100 миллисекунд при длине камеры один метр.
На фиг. 1 схематически изображено устройство для получения наноуглерода по предлагаемому способу. Через систему быстродействующих клапанов (не показаны) газы в различной пропорции запускают в смеситель 1 и далее в детонационную камеру в виде ствола 2. При послойном заполнении в проточном режиме каждая следующая порция газа заданного состава проталкивает предыдущую порцию в сторону открытого конца 3 ствола 2. Через несколько десятков миллисекунд ствол заполняется и в нем формируется многослойный заряд, так что у закрываемого конца камеры формируют заряд легко инициируемой смеси (бустер) 4. После полного заполнения ствол запирают предохранительным запорным клапаном 5 и у закрытого конца с помощью высоковольтного блока со свечой 6 производят искровое инициирование детонации. При достаточном объеме бустера 4 в слое чистого или с добавкой кислорода ацетилена 7 возникает и распространяется детонационная волна, вызывающая разложение ацетилена на газообразный водород и твердофазный наноуглерод. При расширении горячих продуктов детонации основная масса наноуглеродного материала 8 выбрасывается из ствола 2 через разделитель 9, где отделяются газообразные продукты детонации, в коллектор 10, где происходит накопление наноуглерода. Для завершения цикла открывают запорный клапан 5, и остатки продуктов детонации выталкивают из ствола в разделитель 9 и коллектор 10 порцией газообразного углеводорода с общей формулой CnH2n+2 или CnH2n, создавая при этом в стволе невоспламеняющуюся газовую пробку 11 для предотвращения самопроизвольной детонации порции ацетилена при заполнении ствола 2 на следующем цикле, которая при выполнении этого цикла вытесняется через открытый конец 3 ствола 2. По завершении детонации чистого или с добавкой кислорода слоя ацетилена 7 происходит не только полное разложение ацетилена в зоне смешения 12 с газовой пробкой 11, но и частичное разложение некоторой доли углеводородной пробки 11. Автоматизация реализуется с помощью промышленного компьютера (не показан), который управляет быстродействующими клапанами (не показаны), запорным клапаном 5 и высоковольтным блоком (не показан) со свечой зажигания 6. Для предотвращения потерь продукта между стволом 2 и разделителем 9 помещена проставка 13. При длине ствола 2 в один метр длительность цикла составляет не более 100 миллисекунд, а частота повторения циклов не менее 10 Гц. Подачу ацетилена в ствол 2 через систему клапанов осуществляют из системы газоснабжения при давлении не более 1,4 атм, что обеспечивает реализацию процесса по требованиям взрывобезопасности, общепринятым для технологий газосварочного производства. В итоге реализуется высокопроизводительный способ получения наноуглерода необходимой степени чистоты с повышенной эффективностью использования исходного сырья и высокой взрывобезопасностью.
Пример конкретного исполнения
Для организации одного из циклов частотного процесса получения наноуглерода из системы газоподачи с давлением ацетилена 1,4 атм через систему клапанов со временем срабатывания 3-4 мсек через смеситель 1 в ствол 2 диаметром 20 мм и длиной 1 м сначала для формирования основного заряда в течение 60 мсек подают смесь 0,9С2Н2+0,1O2, объем которой составил 80% объема ствола, затем для формирования бустера 4 в течение 10 мсек подают легко инициируемую смесь С2Н2+О2, объем которой составил 10% ствола, после чего в конце ствола около 10% объема занимает зона смешения основного заряда 7 с остатками пробки продувочного газа, в качестве которого был взят пропилен. По завершении формирования зарядов ствол 2 запирают предохранительным клапаном 5, и у закрытого конца с помощью высоковольтного блока со свечой 6 инициируют детонацию бустера 4, заряда которого достаточно для возбуждения детонации в основном заряде 7 с разложением ацетилена в нем на газообразный водород и наноуглерод. В генерируемой при выходе детонации из основного заряда 7 интенсивной ударной волне в зоне смешения 12 ацетилена и пропилена, и в остатках пропиленовой пробки 11 в конце ствола, и в объеме проставки 13 также происходит разложение ацетилена и пропилена с образованием газообразного водорода и твердофазного углерода. При расширении горячих продуктов детонации основная масса наноуглеродного материала 8 выбрасывается из ствола 2 через разделитель 9, где отделяются газообразные продукты детонации, в коллектор 10, где происходит накопление наноуглерода. Для завершения цикла открывают запорный клапан 5, и за 30 мсек остатки продуктов детонации выталкивают из ствола 2 в разделитель 9 и коллектор 10 новой порцией пропилена, создавая при этом в стволе невоспламеняющуюся газовую пробку 11 для предотвращения самопроизвольной детонации порции ацетилена при заполнении ствола 2 на следующем цикле. При этом полная длительность цикла составила 100 мсек, что позволяет с помощью промышленного компьютера реализовать автоматический процесс с частотой 10 Гц. За один цикл вырабатывается 250 мг наноуглерода, что на 25% больше порции, получаемой при продувке ствола азотом. Производительность автоматизированного процесса составляет 9 кг в час.
Полученный наноуглерод был всесторонне исследован методами, применяемыми при исследовании углеродных материалов, в частности методом рентгеновского микроанализа, хромато-масс-спектроскопией, просвечивающей электронной микроскопией и другими.
По данным полуколичественного рентгеновского микроанализа наноуглерод имеет следующий состав, мас. %: С 95-98; О 2-4; Н 0,45-0,65; N 0,05-0,55.
В таблице приведены основные показатели полученного по предлагаемому способу наноуглерода, а также взятого для сравнения «взрывного» ацетиленового технического углерода А144Э, выпускавшегося на Липецком металлургическом комбинате.
На фиг. 2 приведен ЭМ снимок полученного наноуглерода.
По данным просвечивающей электронной микроскопии (на приборе JEM-2100 "JEOL") полученный наноуглерод состоит из агрегатов квазисферических «оболочечных» частиц со средним размером частиц в диапазоне 7-25 нм.
«Оболочечные» частицы обладают разупорядоченной структурой графеновых слоев со средним значением межплоскостного расстояния d002 - 0,37 нм, отличаясь от печных аналогов наличием «островков» упорядоченности графеновых слоев с d002 - 0,35 нм. С другой стороны, по данным спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) с использованием лазера с длиной волны 633 нм, имеется достаточное кол-во областей с сильной разупорядоченностью углеродных структур, коррелирующей с высоким отношением интенсивности D-полосы к интенсивности G-полосы, равным 1,753, характерным для «печных» высокодисперсных марок П145 и П234.
По данным ИКС качественного анализа наблюдаемые полосы в диапазоне 1000-1750 см-1 для наноуглерода данного способа получения соответствуют полосам поверхностных групп, содержащихся на обычных печных марках технического углерода.
Вышеприведенные данные показывают практическую идентичность определяющих параметров наноуглерода, полученного по предлагаемому способу, обеспечивающих низкое удельное электросопротивление и схожесть микроструктуры, с параметрами типичного представителя семейства техуглерода из ацетилена А144Э, широко применявшегося в химических источниках тока, электронике и электротехнической промышленности.
Литература
1. Зуев В.П., Михайлов В.В. Производство сажи. - М.: Химия, 1970.
2. Суровикин В.Ф., Аникеев В.Н., Рогов А.В., Сажин Г.В. Способ получения сажи. Патент РФ №2116325 от 27.07.1998 г., кл. С09С 1/50.
3. Григорьянц А.Г., Шупенев А.Е. Способ и устройство для получения углеродных нанотрубок. Патент РФ №2567283 от 27.11.2015 г., кл. С01В 31/02.
4. Исакаев М-Э. X., Амиров Р.Х., Киселев В.И., Шавелкина М.Б. Способ получения углеродных нанотрубок. Патент РФ №2571150 от 20.12.2015 г., кл. С01В 31/02.
5. Тахаутдинов Р.Ш., Галеев И.Г., Тимеркаев Б.А. и др. Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, из газообразного углеводородного сырья. Патент РФ 2531291 от 20.10.2014 г., кл. С01В 31/02.
6. Kistiakovsky G.B. et al/ Detonation process of making carbon black. US Patent No. 2690960, dtd. Oct. 5, 1954.
7. Кнорре В.Г., Низовцев B.E., Прядкина E.A., Сидоров В.Н. Способ получения технического углерода. Патент РФ №2325413 от 27.05.2008 г., кл. С09С 1/54.
8. Штерцер А.А., Ульяницкий В.Ю., Батраев И.С., Громилов С.А., Окотруб А.В., Сапрыкин А.И. Диагностика структуры и состава ультрадисперсного углерода, полученного детонационным способом // Журнал структурной химии. 2014. Т. 55, №5. С. 1031-1034.
9. Ульяницкий В.Ю. CCDS2000 - оборудование нового поколения для детонационного напыления // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. №10. С. 36-41.
Claims (1)
- Способ получения наноуглерода, включающий подачу в реакционную камеру, выполненную в виде ствола, периодически закрываемого с одного и открытого с другого конца, со стороны закрываемого конца через систему быстродействующих клапанов и смеситель в проточном режиме чистого или с добавкой кислорода ацетилена, а затем легко детонирующей ацетилен-кислородной смеси, инициирование детонации у закрытого конца камеры и после прохождения детонационной волны образование наноуглерода в результате детонационного разложения ацетилена, отличающийся тем, что в конце цикла получения наноуглерода производят продувку ствола газообразным углеводородом с общей формулой CnH2n+2 или CnH2n, реализуют частотное повторение циклов в автоматическом режиме, а полученный наноуглерод собирают в коллекторе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132962A RU2641829C1 (ru) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Способ получения наноуглерода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132962A RU2641829C1 (ru) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Способ получения наноуглерода |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2641829C1 true RU2641829C1 (ru) | 2018-01-22 |
Family
ID=61023558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132962A RU2641829C1 (ru) | 2016-08-09 | 2016-08-09 | Способ получения наноуглерода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641829C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109128219A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 大连理工大学 | 一种气相爆轰法合成碳基钴铜合金纳米材料的方法 |
| CN112090372A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-18 | 南京森峰科技有限公司 | 一种基于闪爆裂解的爆炸装置及其应用 |
| US12371326B2 (en) | 2021-12-22 | 2025-07-29 | Nabors Energy Transition Solutions Llc | Sulfur doped carbon-based nanomaterial and methods of forming the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2690960A (en) * | 1951-05-09 | 1954-10-05 | Cabot Godfrey L Inc | Detonation process of making carbon black |
| RU50532U1 (ru) * | 2005-08-23 | 2006-01-20 | Владимир Евгеньевич Низовцев | Устройство для получения технического углерода |
| RU2329104C2 (ru) * | 2006-08-30 | 2008-07-20 | ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) | Способ детонационного нанесения покрытий и устройство для его осуществления |
-
2016
- 2016-08-09 RU RU2016132962A patent/RU2641829C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2690960A (en) * | 1951-05-09 | 1954-10-05 | Cabot Godfrey L Inc | Detonation process of making carbon black |
| RU50532U1 (ru) * | 2005-08-23 | 2006-01-20 | Владимир Евгеньевич Низовцев | Устройство для получения технического углерода |
| RU2329104C2 (ru) * | 2006-08-30 | 2008-07-20 | ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) | Способ детонационного нанесения покрытий и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШТЕРЦЕР А.А. и др. ДИАГНОСТИКА СТРУКТУРЫ И СОСТАВА УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО УГЛЕРОДА, ПОЛУЧЕННОГО ДЕТОНАЦИОННЫМ СПОСОБОМ, "ЖСХ", 2014, т. 55, 5, с. 1031-1034. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109128219A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-04 | 大连理工大学 | 一种气相爆轰法合成碳基钴铜合金纳米材料的方法 |
| CN112090372A (zh) * | 2020-10-09 | 2020-12-18 | 南京森峰科技有限公司 | 一种基于闪爆裂解的爆炸装置及其应用 |
| CN112090372B (zh) * | 2020-10-09 | 2025-04-11 | 南京森峰科技有限公司 | 一种基于闪爆裂解的爆炸装置及其应用 |
| US12371326B2 (en) | 2021-12-22 | 2025-07-29 | Nabors Energy Transition Solutions Llc | Sulfur doped carbon-based nanomaterial and methods of forming the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1188801B1 (en) | Device and method for converting carbon containing feedstock into carbon containing materials, having a defined structure | |
| US9440857B2 (en) | Process for high-yield production of graphene via detonation of carbon-containing material | |
| Gonzalez-Aguilar et al. | Carbon nanostructures production by gas-phase plasma processes at atmospheric pressure | |
| EP2729404B1 (de) | Verfahren zur parallelen herstellung von wasserstoff und kohlenstoffhaltigen produkten | |
| RU2641829C1 (ru) | Способ получения наноуглерода | |
| JP2023533469A (ja) | 水素含有ガスのコロナ放電で誘発される分解のためのプラズマ分解装置 | |
| AU2002213938A1 (en) | Device and method for converting carbon containing feedstock into carbon containing materials, having a defined nanostructure | |
| CN108352493A (zh) | 由天然气制造炭黑 | |
| Sun et al. | Preparation of carbon black via arc discharge plasma enhanced by thermal pyrolysis | |
| KR20250028293A (ko) | 탄소 및 수소 생성을 위한 재순환 공급원료 | |
| Timerkaev et al. | Growing of carbon nanotubes from hydrocarbons in an arc plasma | |
| Shtertser et al. | Production of hydrogen and carbon black by detonation of fuel-rich acetylene-oxygen mixtures | |
| EP4421030A1 (en) | Carbon nanotube synthesis apparatus | |
| Jasiński et al. | Production of hydrogen via conversion of hydrocarbons using a microwave plasma | |
| Skakov et al. | Hydrogen production by methane pyrolysis in the microwave discharge plasma. | |
| US11325829B2 (en) | Process and apparatus for decomposing a hydrocarbon fuel | |
| BG109247A (bg) | Метод за преработка на въглища в горива | |
| RU2343181C1 (ru) | Способ плазмохимического гидрокрекинга тяжелых углеводородных фракций и устройство для его реализации | |
| RU2344074C1 (ru) | Способы получения нанодисперсного углерода (варианты) и устройство для их реализации | |
| US3046095A (en) | Process for carbon black production | |
| RU2116325C1 (ru) | Способ получения сажи | |
| Merlo-Sosa et al. | Dodecane decomposition in a radio-frequency (RF) plasma reactor | |
| JP7762833B2 (ja) | カーボンブラックの製造方法 | |
| KR102801400B1 (ko) | 수소 생산 방법 및 장치 | |
| RU2190659C2 (ru) | Способ переработки газового углеводородного сырья в твердофазные полимеры и устройство для его осуществления |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20191017 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |