Влияние механизмов сорбции азота на свойства фуллерита С60 в широком интервале температур

Анотація

Методом рентгеновской дифрактометрии исследовано влияние сорбции азота под давлением 30 атм в температурном интервале 200–550ºС на структурные и термодинамические свойства фуллерита С₆₀. Изучена кинетика сорбции азота при разных температурах, построены зависимости решеточного параметра от времени насыщения фуллерита азотом. Установлено изменение механизма сорбции с повышением температуры насыщения. Диффузионное заполнение решеточных октаэдрических пустот молекулами азота при температурах ниже 450ºС в области более высоких температур сменяется химическим взаимодействием азота с молекулами фуллерена, приводящим к образованию нового молекулярного вещества: нитрида фуллерита С₆₀N_х.Установлено, что переход от физсорбции к хемосорбции азота фуллеритом (адсорбционный кроссовер) происходит в области температур насыщения 450ºС> Т >400ºС. Показано, что при нитрогенизации молекул С₆₀ резко возрастает объем кубической ячейки, уменьшается интенсивность рентгеновских отражений и происходит их сильное уширение. Определены предельные деформации ГЦК решетки, а также характерные времена диффузионного заполнения решеточных пустот и нитрогенизации в случаях физической и химической сорбции азота соответственно. Установлено, что нитрогенизация молекул фуллерита приводит к значительному уменьшению теплового расширения кристаллов, подавлению ориентационного фазового перехода и процессов формирования стекольного состояния.