Влияние примеси молекул СО на структурные и термодинамические свойства фуллерита С₆₀ в широкой области температур сорбции

Abstract

Рентгенографически исследовано влияние сорбции газа СО под давлением 30 атм в температурном интервале 150–600 °С на структурные характеристики поликристаллов и монокристаллов фуллерита С₆₀. Изучена кинетика сорбции c помощью построения зависимости решеточного параметра от времени насыщения фуллерита молекулами СО. При температурах Тsorb > 300 °С обнаружена диссоциация монооксида углерода, сопровождающаяся выпадением углеродного порошка и химическим взаимодействием атомарного кислорода с молекулами С₆₀, СО и, возможно, с углеродным конденсатом. Эти процессы оказывают сильное влияние на структурные характеристики фуллерита, приводящие, в частности, к немонотонной зависимости параметра и объема решетки матрицы от температуры насыщения ее примесью. В области физической сорбции для двух режимов (150 и 250 °С) определены концентрации твердых растворов С₆₀(СО)х поли- и монокристальных образцов. Установлено линейное влияние примеси молекул СО на параметр решетки и температуру ориентационного перехода фуллерита С₆₀.

Рентгенографічно досліджено вплив сорбції газу СО під тиском 30 атм у температурному інтервалі 150–600 °С на структурні характеристики полікристалів і монокристалів фулериту С₆₀. Вивчено кінетику сорбції за допомогою побудови залежності параметра ґратки від часу насичення фулериту молекулами СО. При температурах Тsorb > 300 °С виявлено дисоціацію монооксиду вуглецю, яка супроводжується випаданням вуглецевого порошку та хімічною взаємодією атомарного кисню з молекулами С₆₀, СО і, можливо, з вуглецевим конденсатом. Ці процеси впливають на структурні характеристики фулериту, що призводить, зокрема, до немонотонної залежності параметра та об'єму ґратки матриці від температури насичення її домішкою. В області фізичної сорбції для двох режимів (150 та 250 °С) визначено концентрації твердих розчинів С₆₀(СО)х полі- та монокристальних зразків. Встановлено лінійний вплив домішки молекул СО на параметр ґратки та температуру орієнтаційного переходу фулериту С₆₀.

The influence of CO sorption at pressure P = = 30 atm in temperature range 150–600 °С on fullerite C₆₀ structural and thermodynamical properties researched by powder x-ray diffraction methods. Sorption kinetics investigated by construction of C₆₀ lattice parameter dependences of CO molecules sorption time. At temperature Т > 300 °С CO molecules dissociation detected, which accompanied by carbonic powder precipitation and chemical interaction of atomic oxygen with C₆₀ molecules, with CO and, probably, with carbonic condensate. These processes have a strong influence on fullerite’s C₆₀ structural characteristics, that leads, particularly, to nonmonotonic lattice parameter and volume of matrix dependences from the impurity sorption temperature. At the physical sorption area a solid solutions concentrations established for С₆₀(СО)х poly- and monoсrystalline samples at two sorption regimes (150 and 250 °С). The character of СО molecules influence on lattice parameter and orientational transition temperature of fullerite С₆₀ defined to be linear.