Образование ионов, кластеров, нанотрубок и частиц сажи в углеводородном пламени

Рассмотрено современное состояние исследований механизма образования ионов, полиароматических углеводородов, нанотрубок, фуллеренов и частиц сажи в пламени предварительно перемешанных смесей. Представлена схема эксперимента для обнаружения и количественного исследования ионов в пламени. Рассмотрено влияние ионов на химию пламени и на образование углеродных частиц в несажеобразующих и сажеобразующих условиях. Проведено исследование канала возникновения фуллеренов, нанотрубок и частиц сажи из полиароматических углеводородов. В этой связи изучены свойства арочных “аромеров” – метастабильных молекул с высокой реакционной способностью, наиболее вероятных прекурсоров возникновения сажи и фуллеренов. По-видимому, они являются некоторым видом “переключателя”, позволяющего производить либо фуллерены, либо частицы сажи в зависимости от условий реакции. При низкой температуре пламени и высокой счетной концентрации малых молекул ненасыщенных углеводородов протекают преимущественно бимолекулярные реакции и преобладает образование частиц сажи по сравнению с фуллеренами. Также показан дальнейший механизм роста частиц сажи, а именно за счет увеличения массы сажи и за счет коагуляционных процессов в пламенах c интенсивным сажеобразованием. Приведены типичные значения объемной доли и диаметра частиц сажи при различных реакционных условиях.