Formation of fullerenes in flames

Z.A. Mansurov; M. Nazhipkyzy; N.G. Prikhodko

doi:10.18321/

Авторы

З.A. Maнсуров Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра 172, 050012 Алматы, Казахстан
М. Нажипкызы Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра 172, 050012 Алматы, Казахстан
Н.Г. Приходько Институт проблем горения, ул. Богенбай батыра 172, 050012 Алматы, Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.18321/

Ключевые слова:

фуллерен, графен, сфера, эллипсоид, трубка

Аннотация

Фуллерен-молекула, состоящая целиком из углерода, в виде либо полой сферы, эллипсоида, трубки, и многих других форм. В данной работе были рассмотрены работы по формированию и синтеза фуллеренов в пламени в направлениях, таких как, структура и свойства фуллеренов; применение фуллеренов; методы идентификации фуллеренов; способы получения фуллеренов; формирование и синтез фуллеренов в пламени; синтез фуллеренов в пламени с наложением электрического поля; механизм образования фуллеренов. Представлена модифицированная схема для процессов сажеобразования и фуллеренов в пламени. Было обнаружено, что если периферийную зону пламени бензола нагревать с помощью некоторого внешнего источника, такого как лазерный луч, который не только сжигает сажу, но также создает такие же условия, как и в середине пламени, концентрация фуллеренов увеличивается. Увеличение выхода фуллеренов в случае, когда кольцевой электрод расположен над периферийной частью реакционной зоны пламени, обусловлено условиями тлеющего разряда, обеспечивающего эффективный синтеза фуллеренов.

Библиографические ссылки

(1) Ahrens J., Bachmann M., Baum Th., Griesheimer J., Kovacs R., Weilmünster P., Homann K.H. Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc., 1994, Vol. 138, P. 133–148.

(2) Howard J.B., Lafleur A.L. Fullerenes synthesis in combustion. Carbon, 1992, Vol. 30, No. 8, P. 1183–1201.

(3) Kroto H.W., Health J.R., O’Brien S.C., Curl R.F., Smalley R.F. Nature, 1985, P. 162–164.

(4) Howard J.B. Fullerenes formation in flames. Invited topical review, 24th Symp. (Int.) on Combustion. Pittsburgh: The Combustion Institute, 1992, P. 933–946.

(5) Krätschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos K., Huffman D.R. Nature, 1990, Vol. 347, P. 354.

(6) Huddon R.C. et al. Nature, 1991, Vol. 350, P. 320.

(7) Jensen A.W., Daniels C. J. Org. Chem., 2003, Vol. 68, P. 207.

(8) Thakral S., Mehta R.M. Ind. J. Pharm. Sci., 2006, Vol. 68, No. 1, P. 13.

(9) Tagmatarchis N., Shinohara N. Mini Reviews in Medicinal Chemistry, 2001, Vol. 1, No. 4, P. 339.

(10) Da Ros T., Spalluto G., Prato M. Croatica Chemica Acta, 2001, Vol. 74, No. 4, P. 743.

(11) Yang X.L., Fan C.H., Zhu H.S. Toxicology in Vitro, 2002, Vol. 16, P. 41.

(12) Irie K., Nakamura Y., Ohigashi N. et al. Biosci. Biotechnol. Biochem., 1996, Vol. 60, No. 8, P. 1359.

(13) Sun Y.-P., Lawson G.E., Riggs J.E., Ma B., Wang N., Moton D.K. J. Phys. Chem. A, 1998, Vol. 102, P. 5520.

(14) Mansurov Z.A., Lesbaev B.T., Chenchik D.I. et al. Synthesis of fullerenes and carbon nanotubes in flames. Book of abstracts, Int. Conf. on Carbon. Nagano, 2008, P. 134–139.

(15) Gerhardt P., Loffler S., Homann K.-H. The formation of polyhedral carbon ions in fuel-rich acetylene and benzene flames. Proc. 22nd Int. Symp. Combust., The Combustion Inst., Pittsburgh, 1988, P. 395–401.

(16) Howard J.B., McKinnon J.T., Makarovsky Y. et al. Fullerenes C60 and C70 in flames. Nature, 1991, Vol. 352, P. 139–141.

(17) Richter H., Labrocca A.J., Grieco W.J., Taghizadeh K., Lafleur A.L., Howard J.B. Generation of higher fullerenes in flames. J. Phys. Chem. B, 1997, Vol. 101, P. 1556–1560.

(18) Mansurov Z.A., Prikhodko N.G., Mashan T.T., Lesbaev B.T. The study of influence of electric field on soot formation at low pressure. Chem. Physics, 2006, Vol. 25, No. 10, P. 18–22.

(19) Mansurov Z.A., Prikhodko N.G., Lesbaev B.T., Mashan T.T. Combustion of the premixed benzene–oxygen mixture in electric field at low pressure. Proc. 31st Int. Symp. Combust., Heidelberg, 2006, P. 164.

(20) Mansurov Z.A., Shabanova T.A., Levin V.L., Prikhod’ko N.G. A novel characteristic of a C60–C70-fullerene containing substance (according to electronic-microscopy data). Vestn. KazNU, Ser. Khimicheskaya, 2005, Vol. 39, No. 3, P. 444–448.

(21) Lafleur A.L., Howard J.B., Marr J.A., Yadav T. Proposed fullerene precursor corannulene identified in flames both in the presence and absence of fullerene production. J. Phys. Chem., 1993, Vol. 97, P. 13539–13543.

(22) Baum T., Loffler P., Weilmunster P., Homann K.-H. Fullerene ions and their relation to PAH and soot in low-pressure hydrocarbon flames. Der Bunsenges Phys. Chem., 1992, Vol. 96, P. 841–857.

(23)Bachmann M., Wiese W., Homann K.-H. Thermal and chemical influences on soot mass growth. 25th Symp. (Int.) on Combustion, The Combustion Inst., Pittsburgh, 1994, P. 635–643.

(24) Mansurov Z.A., Prikhodko N.G., Mashan T.T., Lesbaev B.T. Formation of PAH, fullerenes, nanoparticles and soot at combustion of hydrocarbons in electric field. Proc. 20th Int. Colloquium on the Dynamics of Reactive Systems, Montreal, Canada, 2005, P. 5.

(25) Calcote H.F., Gill R.J. Comparison of the ionic mechanism of soot formation with a free radical mechanism. In: Bockhorn H. (Ed.) Soot Formation in Combustion. Mechanisms and Models. Springer Series in Chemical Physics, Vol. 59. Berlin: Springer, 1994, P. 471–484.

(26) Raizer Yu.P. Gas Discharge Physics. Moscow: Nauka, 1987.

(27) Prikhodko N.G., Lesbaev B.T., Mansurov Z.A. Formation of fullerenes in a flame subjected to a gas discharge. Izv. Nats. Akad. Nauk RK, Ser. Khimicheskaya, 2006, No. 2, P. 15–18.

(28) Howard J.B., Winchester D.F., Kronholm A.J., Modestino A.J., Richter H. Method for combustion synthesis of fullerenes. Patent US 7,771,692 B2, Aug. 10, 2010.

(29) Jäger C., Huisken F., Lamas I., Henning Th. Astrophys., 2009, No. 696, P. 706–712.

(30) Homann K.H. Fullerenes and soot formation – new pathways to large particles in flames. Angew. Chem. Int. Ed., 1998, Vol. 37, P. 2435–2451.

(31) Bockhorn H. (Ed.) Soot Formation in Combustion. Berlin/Heidelberg: Springer, 1994.

(32) Mansurov Z.A. Producing Nanomaterials in Combustion. Combustion, Explosion, and Shock Waves, 2012, Vol. 48, No. 5, P. 561–569.

(33) Mansurov Z.A., Prikhodko N.G., Saveliev A.V. Obrazovanie PAH, fullerenov, uglerodnykh nanotrubok i sazhi v protsessakh gorenija [Formation of PAH, fullerenes, carbon nanotubes and soot in combustion processes]. Almaty: Kazakh University, 2012. 383 p.

(34) Mansurov Z. Soot and Nanomaterials Synthesis in the Flame. Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 2014. DOI: 10.4236/msce.2014.21001.

(35) (Endo) Fullerenes: from production to isolation. Available at: http://www-ipcms.u-strasbg.fr/spip.php?article2166&lang=en