Введение
2. Экспериментальная часть 54
2.1. Объекты исследования 54
2.1.1. Ультрадисперсные алмазы (УДА) 54
2.1.2. Синтетические микронные алмазы АСМ высокого давления 56
2.1.3. Природные алмазы типа Па (1-20 мкм) 56
2.1.4. Алмазные пленки 56
2.2. Реактивы, использованные в работе 58
2.3. Приготовление образцов УДА с нанесенными соединениями переходных металлов (Fe, Ni, Со) 58
2.3.1. Обработка образца УДА водными растворами ацетатов Fe, Ni,
Со 58
2.3.2. Приготовление образцов УДА с нанесенными соединениями кобальта путем пропитки водным раствором ацетата Со (II) 59
2.3.3. Приготовление образцов УДА с нанесенными соединениями железа путем адсорбции пентакарбонила железа из газовой
фазы на УДА 59
2.4. Термический отжиг алмазных порошков 60
2.4.1. Отжиг УДА в неравномерном поле температур (1200-1800 К) 60
2.4.2. Отжиг порошков алмазов. Гамма-метод 62
2.5. Физико-химические методы исследования 63
2.5.1. Температурно-программируемая десорбция (ТПД) 63
2.5.2. ИК-спектрскопия. Адсорбция пентакарбонила железа на УДА... 64
2.5.3. ИК-Фурье спектроскопия 65
2.5.4. Спектроскопия комбинационного рассеивания (КР) 65
2.5.5. Метод малоуглового рассеивания рентгеновских лучей (МУРРЛ) 65
2.5.6. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (ПЭМВР) 65
2.5.7. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 66
2.5.8. Измерение истиной плотности углеродных материалов 66
2.5.9. Рентгенофазовый анализ (РФА) 66
2.5.10. Измерение электрической проводимости продуктов отжига УДА 66
2.5.11. Сканирующая микроскопия атомных сил 66
2.5.12. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) 67
2.5.13. Измерение удельной поверхности образцов. Метод БЭТ 67
3. Поверхностные группы алмазов, их термическая устойчивость и взаимодействие с катионами переходных металлов (Fe, Ni, Со) 68
Введение 68
3.1. Процессы, происходящие на поверхности алмаза при
температурах ниже 1420 К 68
3.1.1. Исследование состава и температур разрушений поверхностных групп УДА (d= 4.7 нм) и АСМ методами ИК и ТПД 68
3.1.2. Структура кислород- и водородй.0держащих поверхностных групп алмаза. Перестройка поверхности алмаза 73
3.2. Взаимодействие катионов металлов Ni, Со, Fe с поверхностными группами 75
3.3. Анализ состава и температур разрушения поверхностных групп УДАиАСМ 77
Заключение к главе 3 81
4. Графитизация алмазных образцов в температурном интервале 1170-2140 К 82
Введение 82
4.1. Отжиг УДА в неравномерном поле температур (1200-1800 К) 82
4.2. Отжиг УДА и АСМ при фиксированных температурах в интервале 1170-2140 К 89
4.2.1. Процедура проведения экспериментов 89
4.2.2. Данные гамма-метода 90
4.2.3. Истинная плотность и удельная поверхности продуктов отжига УДА и АСМ, отожженных при различных температурах 90
4.3. Графитизация УДА и формирование УЛС 94
4.3.1. Изучение продуктов отжига УДА при различных фиксированных температурах с использованием ПЭМВР 94
4.3.2. Схема графитизации УДА и формирования УЛС 96
4.3.3. Причины и особенности формирования УЛС при графитизации УДА 102
Выводы 107
4.4. Формирование на поверхности алмазов микронных размеров ЗИГ форм углерода и их самоорганизация в мозаичную структуру 115
4.4.1. Изучение продуктов отжига АСМ при различных фиксированных температурах с использованием ПЭМВР 109
4.4.2. Изучение графитизации природных алмазов при помощи ПЭМВР 114
4.4.3. Причины формирования на поверхности алмаза ЗИГ форм углерода и их самоорганизации в мозаичную структуру 114
Выводы 119
4.5. Графитизация поликристаллических алмазных пленок 119
Заключение к главе 4 126
5. Свойства продуктов отжига уда (dcp = 4.7 нм) и асм 129
Введение 129
5.1. Углеродные образцы, использованные в ходе выполнения работы 129
5.2. Исследование УДА и продуктов его отжига с использованием РФА 136
5.3. Исследование УДА и продуктов его отжига с использованием спектроскопии комбинационного рассеивания (КР) 133
5.3.1. Результаты исследований 133
5.3.2. Моделирование спекта КР частицы УЛС. Сопоставление модели с экспериментально полученным спектром для образца 135
5.4. Исследование электрической проводимости УЛС и
интермедиатов отжига УДА 137
5.4.1. Электрическая проводимость углеродных материалов 137
5.4.2. Электрическая проводимость УЛС и интермедиатов отжига УДА. Сравнение электропроводящих свойств исследуемых образцов с типичными графитовыми материалами 140
5.5. Исследование УДА, АСМ и продуктов их отжига с использованием РФЭС 147
5.5.1. Процедуры обработки С Is РФЭС спектров углеродных образцов 147
5.5.2. Анализ особенностей РФЭС спектров исследуемых образцов. Выбор процедуры обработки С Is РФЭС спектров 150
5.5.3. Результаты исследования УДА, АСМ и продуктов их отжига с использованием РФЭС 152
Заключение к главе 5 156
6. Кинетика графитизации алмазов в температурном интервале 1370-1870 К 157
Введение 157
6.1. Оценка кинетических параметров процесса графитизации дисперсных алмазов 158
6.1.1. Модель "сокращающейся сферы" 158
6.1.2. Расчет кинетических параметров графитизации УДА 160
6.1.3. Расчет кинетических параметров графитизации АСМ 164
6.2. Сравнение полученных кинетических параметров с
экспериментальными и литературными данными 165
Заключение к главе 6 169
7. Теоретическое исследование формирования на поверхности алмазов зиг форм углерода 171
Введение 171
7.1. Связь скорости графитизации алмазного кристалла вдоль различных кристаллографических направлений с энергиями связи между соответствующими плоскостями 171
7.2. Выбор модели для расчета энергий связи поверхностных кристаллографических плоскостей алмаза {110} и {111} 173
7.3. Графитизация алмазных {111} и {110} плоскостей 175
7.4. Инициирование графитизации при высоких температурах 180 7.5. Строение межфазной границы алмаз - графит. Графитизация 183 алмазной поверхности 7.6. Самоорганизация образующихся ЗИГ структур. 185 Мозаичная структура 189
Заключение к главе 8. Взаимодействие пентакрбонила железа с уда. отжиг уда в присутствии переходных металлов viii группы (Fe, Ni, Со) 191
Введение 191
8.1. Исследование взаимодействия паров гентакарбонила железа с УДА 191
8.2. Графитизация УДА алмазов в присутствие соединений переходных металлов (Fe, Ni и Со) 196
8.2.1. Отжиг УДА, обработанных парами пентакарбонила железа 196
8.2.2. Отжиг УДА, обработанных водными растворами ацетатов переходных металлов (Fe, Со и Ni) 199
8.2.3. Отжиг УДА, пропитанных раствором ацетата кобальта 200
8.2.4. Основные закономерности каталитической графитизации УДА...204
Заключение к главе 8 206
Выводы 207
Литература
