Контрольные вопросы
Преимущества и недостатки пламенных реакторов
Известно несколько типов пламенных реакторов [22, 23]. Одним из таких типов является диффузионный пламенный реактор, в котором процессы горения лимитированы скоростью взаимной диффузии окислителя и топлива. Максимальная температура пламени обычно находится в вершине
факела пламени, где происходит плавление агломератов и их последующий срыв с факела, в результате чего температура быстро падает и коагуляция частиц продолжается без спекания, способствуя получению больших агломератов, состоящих из исходных частиц. Таким образом получают большое количество наноразмерных керамических материалов, в том числе TiO2 и SiO2. Преимущество диффузионного пламенного реактора заключается в обеспечении стабильного пламени при различных условиях синтеза.
Преимуществом реактора горения низкого давления с плоским пламенем (рис.6.2). заключается в использовании реактора с горячими стенками, что позволяет увеличить производительность. Пиролиз и конденсация происходят в газовой фазе и это устраняет загрязнение материала в результате столкновения со стенками реактора. Используя данный реактор, успешно синтезировали различные керамические оксиды, такие как TiО2, SiO2 и AL2O3. В качестве прекурсоров для получения TiO2 использовали TiCl4, для SiO2 – SiCl4, а также металлоалкильные прекурсоры, алкоксиды металлов, газообразные гидриды металлов, например силан, в качестве источника кремния для получения SiO2. Хлориды наиболее широко применяются в качестве прекурсоров. Способ получения керамических порошков с их использованием называется хлоридным процессом. Высокое давление паров хлоридов и их безопасность при работе с ними являются причинами их использования в качестве перспективных прекурсоров. Недостатком при работе с использованием хлоридов является образование кислотных газов и загрязнение отходами галогенов.
Пламенные процессы используют в промышленности для получения промышленных керамических порошков, таких как SiO2, TiO2 и т.п., в связи с низкой стоимостью получения по сравнению с другими способами. Недостатком пламенного синтеза является сложность контролирования размера частиц (исходных и агломератов), морфологии и состава.
1. Основные положения техники конденсации газа для получения наноча-
стиц непосредственно из пересыщенного пара металлов.
2. Схема типовой установки для получения наночастиц из пересыщенного
пара.
3. Термическое испарение. Схема установки, используемой в процессе ис-
парения газового потока (FGE).
4. Технология напыления наночастиц, особенности процесса.
5. Лазерное испарение. Области применения метода.
6. Преимущества и недостатки метода газовой конденсации для получе-
ния наночастиц непосредственно из пересыщенного пара.
7. Нитрид алюминия и перспективы его применения.
8. Синтез наноразмерных порошков нитрида алюминия.
9. Метод синтеза нанокристаллического порошка AlN в потоке аммиака.
10. Рентгенографические и электронно-микроскопические результаты ис-
следования свойств азотирования алюминия.
11. Условия синтеза чистых наночастиц нитрида алюминия.
12. Парафазовый синтез в реакторе с усиленным потоком азота путем азо-
тирования алюминия
13. Схема реактора для азотирования алюминия.
14. Зависимость удельной поверхности порошка AlN от давлении в реак-
торе с усиленным потоком азота.
15. Зависимость размера зерен кристаллитов порошка от давления в реакторе.
16. Влияние скорости потока азота в реакторе на удельную поверхность
порошка AlN и размеры зерен кристаллитов.
17. Сравнительная характеристика зависимости азотирования в среде азота
нанокристаллического алюминия и промышленного алюминия (рент-
гено-дифракционный анализ).
18. Что представляют собой прекурсоры?
19. Распылительный пиролиз (термолиз растворов аэрогеля).
20. Виды установок, применяемые для распыления. Факторы влияющие на
характеристики частиц.
21. Схема и работа установки для пиролиза распылением.
22. Физико-химические основы термохимического разложения метало–
органических прекурсоров.
23. Типы пламенных реакторов, преимущества и недостатки.
24. Схема и работа реактора горения с плоским пламенем.
25. Хлоридный процесс, преимущества и недостатки.
Успехи ремесленничества в решении инженерно-технических задач неоспоримы, и все же этот путь развития технического творчества – тупиковый!
Но не разобравшись в прошлом, нельзя осмыслить диалектику сегодняшних перемен в инженерном деле.