Features of Onion-Like Carbon Obtained in the Process of Partial Oxidation of Natural Gas

Abstract

Исследованы структурные и физические свойства углерода с луковичной структурой, полученного в процессе парциального окисления природного газа при различных мольных соотношениях сырьевых газов кислород/природный газ. Установлено, что при увеличении мольного соотношения кислород/природный газ с 0,650 до 0,750 возрастает термическая стабильность углерода с луковичной структурой с 520 до 620 °C. В образце углерода с луковичной структурой, полученном при мольном соотношении кислород/природный газ -0,750 в интервале температур от 680 до 750 °C, показано наличие фазы углерода, устойчивой к окислению. Межплоскостное расстояние (d002) в полученном углероде с луковичной структурой составляло 0,341 нм. На спектрах комбинационного рассеяния света, на частоте сдвига 1164 см -1 , в образцах углерода с луковичной структурой, синтезированных при температурах ниже 1500 °С, обнаружены следы транс-полиацетилена. В результате деконволюции спектра также обнаружен парный пик на частоте сдвига 1480 см -1 . Следов транс-полиацетилена в продуктах, полученных при температуре синтеза более 1550 °С, не было зафиксировано. Термическая обработка полученного углерода с луковичной структурой, осуществлённая при 320 °С в атмосфере воздуха, приводила к почти полному удалению данных примесей. Данные спектроскопии комбинационного рассеяния света показали, что увеличение концентрации кислорода в сырьевой смеси приводит к росту соотношения интенсивностей пиков ID/IG от 0,815 до 0,849. Дифракционная картина углерода с луковичной структурой соответствовала дефектной графитированной структуре. Удельная площадь поверхности углерода с луковичной структурой варьировалась от 80 до 100 м 2 /г. Получение углерода с луковичной структурой в процессе парциального окисления природного газа в синтез-газ, необходимый для ряда «нисходящих» процессов, обеспечивает высокий выход углерода с луковичной структурой как субпродукта высокой добавленной стоимости при низких производственных затратах.