温度对等离子体热解烃类生成炭黑形貌的影响

使用磁旋转电弧等离子体发生器产生均匀的高温热源,通过热解碳氢化合物制备了炭黑颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)图像,表征了炭黑聚集体的形貌,计算了聚集体的分形维数、粒度分布和平均粒径,研究了反应温度和原料对炭黑聚集体形貌和微观物理特性的影响。研究结果显示,在1 500 K较低温度下所有热解产物均为球形碳颗粒;随着温度的升高,初级粒子粒径减小,分形维数变大,聚集体形态变复杂;甚至在约2 500 K高温下在甲烷和乙烯的热解产物中出现石墨烯片层。分析认为,温度和原料影响了初级粒子的成核速率、表面生长和碰撞团聚等过程,从而决定了聚集体的最终形貌。