Synthesis and Transformation of Carbon Nanoparticles of Various Structures at High Temperatures (2500-3500K) in Hydrocarbons: Pyrolysis and Carbon Vapour Condensation

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Das Hauptziel des Projekts besteht darin, den Bildungsmechanismus von verschiedenen Kohlenstoff-Nanopartikeln, die aus der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen oder aus übersättigtem Kohlenstoffdampf hinter Stoßwellen entstehen, zu untersuchen, und zwar bei Temperaturen oberhalb der technischen Rußbildung von 1200 bis 2000 K. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass bei Temperaturen zwischen 2500 und 3500 K eine zweite C-Partikelquelle erscheint, und dass die Struktur dieser Partikel deutlich von derjenigen von Ruß verschieden ist. Um diesen Effekt weiter zu untersuchen und Aussagen zur Detailkinetik der C-Clusterbildung zu gewinnen, soll eine spezifische zwei-Schritt-Methode der Stoßwellenaufheizung einer reaktiven Gasmischung angewandt werden und unterschiedliche diagnostische Verfahren zum Einsatz kommen (Extinktions- und Emissionsmessungen ..., Laser-Inducted-Incandescence..., TEM, Röntgen- und Raman-Spektroskopie ...) Besondere Aufmerksamkeit soll dabei den Ähnlichkeiten und den Unterschieden zwischen den Partikeln gelten, die aus der Kohlenwasserstoffpyrolyse einerseits und aus der Kondensation von C-Dampf andererseits entstanden sind. Es ist daher beabsichtigt, die Kinetik der Partikelbildung bei der Pyrolyse linearer Kohlenwasserstoffe (C²H²) und zyklischer Kohlenwasserstoffe (C6H6) bei Temperaturen T 2500 K zu untersuchen und mit Ergebnissen der Partikelbildung aus wasserstofffreien Precursoren wie CCL4 oder C³O² zu vergleichen. Für die Interpretation der erwarteten experimentellen Ergebnisse sollen verschiedene numerische Modelle entwickelt und angewandt werden. [...] Es ist zu erhoffen, dass die vorgesehenen Untersuchungen mit dazu beitragen, einen neuen oder modifizierten Mechanismus zur Bildung von Kohlenstoffpartikeln mit spezifischen Eigenschaften zu etablieren.