Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mối tương quan của những thay đổi trong các tính chất quang học của các hạt soot tổng hợp trong ngọn lửa trộn lẫn khi kích thước hạt trung bình tăng
Tóm tắt
Dữ liệu về khoảng cách băng quang học và hệ số phân tán của các hạt soot được trình bày như là một hàm của kích thước hạt sơ cấp của chúng. Các tính chất quang học của các hạt được xác định bằng cách diễn giải dữ liệu về độ hấp thụ quang phổ được đo bằng phương pháp suy giảm laser ở các bước sóng từ 405 đến 850 nm. Ngọn lửa trộn lẫn được sử dụng làm phản ứng để tổng hợp các hạt soot. Kết quả cho thấy rằng khi kích thước hạt soot sơ cấp tăng từ 11 đến 20 nm, khoảng cách băng quang học giảm từ 0.8 xuống 0.02-0.05 eV, và hệ số phân tán giảm từ 1.8 xuống 1. Nguyên nhân của những thay đổi trong các tính chất quang học là sự phát triển của hạt soot từ dạng “trẻ” sang dạng “trưởng thành” đi kèm với sự thay đổi trong cấu trúc của chúng, tức là, sự gia tăng độ graphit hóa của chúng. Cấu trúc nội tại của các hạt trong quá trình phát triển sẽ tiến gần hơn đến cấu trúc graphite. Đã phát hiện ra rằng một tham số bổ sung ảnh hưởng đến sự thay đổi trong các tính chất quang học là loại nhiên liệu được sử dụng trong quá trình tổng hợp các hạt soot.
Từ khóa
#quang học #hạt soot #kích thước hạt #tính chất quang học #ngọn lửa trộn lẫn #độ graphit hóaTài liệu tham khảo
Kumfer, B., and Kennedy, I., The role of soot in the health effects of inhaled airborne particles, in Bockhorn, H., D’Anna, A., Sarofim, A.F., and Wang, H., Combustion Generated Fine Carbonaceous Particles, Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 2009, p. 1.
Bond, T.C., Doherty, S.J., Fahey, D.W., Forster, P.M., Berntsen, T., DeAngelo, B.J., Flanner, M.G., Ghan, S., Kärcher, B., Koch, D., Kinne, S., Kondo, Y., Quinn, P.K., Sarofim, M.C., Schultz, M.G., et al., Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment, J. Geophys. Res. Atmos, 2013, vol. 118, pp. 5380–5552. https://doi.org/10.1002/jgrd.50171
Russo, C., Apicella, B., Tregrossi, A., Ciajolo, A., Le, K.C., Török, S., and Bengtsson, P.-E., Optical band gap analysis of soot and organic carbon in premixed ethylene flames: Comparison of in-situ and ex-situ absorption measurement, Carbon, 2020, vol. 158, pp. 89–96. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.11.087
Migliorini, F., DeIuliis, S., Donde, R., Commodo, M., Minutolo, P., and D’Anna, A., Nanosecond laser irradiation of soot particles: Insights on structure and optical properties, Exp. Therm. Fluid Sci., 2020, vol. 114, p. 110064. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110064
Migliorini, F., Belmuso, S., Maffi, S., Dondè, R., and De Iuliis, S., In-flow optical characterization of flame-generated carbon nanoparticles sampled from a premixed flame, Phys. Chem. Chem. Phys., 2021, vol. 23, no. 29, pp. 15702–15712. https://doi.org/10.1039/D1CP01267C
Minutolo, P., Gambu, G., and D’Alessio, A., The optical band gap model in the interpretation of the UV-visible absorption spectra of rich premixed flames, Symp. (Int.) Combust., 1996, vol. 26, no. 1, pp. 951–957. https://doi.org/10.1016/S0082-0784(96)80307-9
Tregrossi, A. and Ciajolo, A., Spectral signatures of carbon particulate evolution in methane flames, Combust. Sci. Technol., 2010, vol. 182, no. 4–6, pp. 683–691. https://doi.org/10.1080/00102200903466517
Eremin, A.V., Gurentsov, E.V., and Kolotushkin, R.N., The change of soot refractive index function along the height of premixed ethylene/air flame and its correlation with soot structure, Appl. Phys. B: Lasers Opt., 2020, vol. 126, p. 125. https://doi.org/10.1007/s00340-020-07426-3
Jäger, C., Henning, Th., Schlögl, R., and Spillecke, O., Spectral properties of carbon black, J. Non-Cryst. Solids, 1999, vol. 258, no. 1–3, pp. 161–179. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(99)00436-6
Tauc, J., Grigorovici, R., and Vancu, A., Optical properties and electronic structure of amorphous germanium, Phys. Status Solidi B, 1966, vol. 15, no. 2, pp. 627–637. https://doi.org/10.1002/pssb.19660150224
Robertson, J. and O’Reilly, E.P., Electronic and atomic structure of amorphous carbon, Phys. Rev. B: Solid State, 1987, vol. 35, no. 6, p. 2946. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.35.2946
Drakon, A., Gurentsov, E., Eremin, A., Kolotushkin, R., Khodyko, E., and Jander, H., Special features of soot formation in a standard premixed ethylene/air flame diluted with DME, Combust. Flame, 2022, vol. 246, p. 112309. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2022.112309
De Iuliis, S., Maffi, S., Cignoli, F., and Zizak, G., Three-angle scattering/extinction versus TEM measurements on soot in premixed ethylene/air flame, Appl. Phys. B: Lasers Opt., 2011, vol. 102, pp. 891–903. https://doi.org/10.1007/s00340-010-4344-8
Eremin, A.V., Gurentsov, E.V., Kolotushkin, R.N., and Mikheyeva, E.Yu., Dependence of soot primary particle size on the height above a burner in target ethylene/air premixed flame, Combust. Sci. Technol., 2022, vol. 194, pp. 2847–2863. https://doi.org/10.1080/00102202.2021.1894138
Gurentsov, E.V., Drakon A.V., Eremin, A.V., et al., Effect of sizes and structure of soot particles synthesized during pyrolysis and combustion of hydrocarbons on their optical properties, High Temp., 2022, vol. 60, no. 3. (in press).https://doi.org/10.31857/S0040364422020053