Введение к работе
Актуальность темы.
Работа посвящена проблеме гидрирования диоксида углерода и парциального окисления метана. В настоящей работе для этой цели используется низкотемпературная конденсация прошедших через электрический разряд газовых смесей, содержащих оксиды углерода и метан. Образование органических соединений протекает в ходе химических реакций атомов и радикалов на холодной поверхности.
Реакции атомов и радикалов в конденсированных средах при низких температурах на протяжении длительного времени являются предметом интенсивных исследований. Синтез органических соединений при низкотемпературной конденсации диссоциированных в электрических разрядах смесей на основе оксидов углерода и метана демонстрирует возможность образования органических соединений при взаимодействии простейших неорганических частиц (Н, О, ОН, 02, СО) на холодной поверхности. Цель работы.
Исследование возможности образования органических кислородсодержащих соединений при низкотемпературной конденсации диссоциированных в электрических разрядах низкого давления газовых смесей С02+Н2, С02+СН4, Н20+СО, НгО+СН4. Определение качественного и количественного состава продуктов низкотемпературной конденсации. Исследование выхода органических кислородсодержащих соединений в зависимости от параметров эксперимента. Выяснение механизма образования органических соединений. Научная новизна.
Впервые обнаружено, что при низкотемпературной конденсации диссоциированных в неравновесных электрических разрядах (тлеющий, СВЧ) низкого давления смесей С02+Н2, С02+СН4, Н20+СО, Н20+СН4 образуется муравьиная кислота, метанол, формальдегид; в смесях, содержащих метан, происходит также образование уксусной кислоты; определены выходы органических соединений в зависимости от параметров эксперимента. Предложена единая схема, которая описывает образование органических соединений при низкотемпературном взаимодействии на поверхности во всех исследованных системах, промежуточные частицы, включенные в схему, зафиксированы методом ЭПР. Методом ЭПР в газовой фазе изучены выходы атомов и радикалов из СВЧ-разряда в смесях С02+Н2, С02+СН4, Н20+СН4, проведено математическое моделирование кинетики химических реакций в продуктах разряда в смесях С02+Н2, С02+СН4, Н20+СН4.
Практическая значимость.
Разработана методика синтеза и исследования низкотемпературных конденсатов, содержащих муравьиную кислоту, метанол, формальдегид, уксусную кислоту, непосредственно в резонаторе ЭЛР-спектрометра. Это позволяет проводить исследование низкотемпературного конденсата методом ЭПР, одновременно определяя содержание Н, О, ОН, 02 в газовой фазе около зоны синтеза. Полученные в работе результаты представляют интерес с точки зрения возможности образования органических соединений при низкотемпературном взаимодействии атомов Н и О, радикалов ОН и молекул 02, СО. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы. Структура и объем диссертации.
Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, соержит 48 рисунков, 12 таблиц и библиографию из 201 названия. Работа состоит из введения, 3 глав, выводов и приложения. Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту. В первой главе дан анализ литературных данных по химическим реакциям в электрических разрядах Н2, Ог, Н20, COj, СО, СН4 и их смесей, исследованию продуктов низкотемпературной конденсации диссоциированных в электрических разрядах 02, С02 и кислород-водородных систем, спектрам ЭПР замороженных радикалов. Во второй главе описаны экспериментальные установки, методики проведения экспериментов, методы исследования продуктов низкотемпературной конденсации. В третьей главе представлены и обсуждены результаты работы.
