С.М. Малоштан, ВПЛИВ ТИСКУ, ТЕМПЕРАТУРИ ТА ЧАСУ НА УТВОРЕННЯ КУБІЧНОГО ГРАФІТУ В ПРОЦЕСІ ФЛЮЇДНОГО СИНТЕЗУ З НАДКРИТИЧНИМИ ПАРАМЕТРАМИ СО2
https://doi.org/10.15407/mineraljournal.48.02.057
УДК 54.057.549.67
ВПЛИВ ТИСКУ, ТЕМПЕРАТУРИ ТА ЧАСУ НА УТВОРЕННЯ КУБІЧНОГО ГРАФІТУ
В ПРОЦЕСІ ФЛЮЇДНОГО СИНТЕЗУ З НАДКРИТИЧНИМИ ПАРАМЕТРАМИ СО2
С.М. Малоштан, аспірант
E-mail: scftechnology1@ukr.net; orcid: 0009-0001-0588-6221
В.І. Павлишин, д-р геол.-мін. наук, проф., акад. АН ВШ України, зав. відділу
E-mail: V.I.Pavlyshyn@gmail.com; orcid: 0009-0003-1122-6494
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34
Мова: українська
Мінералогічний журнал 2026, 48 (2): 57-63
Анотація: Синтез у флюїді з надкритичними параметрами є універсальним методом вирощування різних речовин в умовах високих температур та тиску. Методом флюїдного синтезу за тиску до 200 МПа та температури 500—700 °С із сажі та активованого вугілля за зворотною реакцією Будуара отримано порошок вуглецю, який ідентифіковано як кубічний графіт. Цей експеримент продовжує попередні напрацювання з тематики флюїдного синтезу вуглецевих модифікацій. Обладнання, на якому проведені досліди, дає змогу створювати за короткий час задані умови в широкому інтервалі значень тиску, температури та часу. Принципова схема такого устаткування представлена в багатьох роботах, опублікованих нами раніше. Експериментально з’ясовано, що у випадку утворення вуглецевих структур з вихідної сировини (сажі або активованого вугілля) за вказаних в експериментах РТ-параметрів домінує структура кубічного графіту. Індукування останнього із сажі відбувалось за вищих значень Р, Т, тоді як для активованого вугілля основним параметром синтезу виступає його тривалість за нижчих значень Р, Т. Нові результати розширюють картину утворення фази кубічного графіту залежно від термодинамічних параметрів експерименту і вписуються в рамки раніше запропонованої нової моделі утворення вуглецевих фаз. Показано, що тиск, температура і час істотно впливають на утворення кубічного графіту. Зокрема тиск є основним чинником значного збільшення виходу порошку під час синтезу. Температура та час також збільшують вихід кубічного графіту, але ці параметри мають свій оптимум, для визначення якого можна використовувати отримані нами результати щодо впливу різних вихідних речовин.
Ключові слова: флюїдний синтез, діамант, кубічний графіт, кліфтоніт, фулерит, тиск, температура.
References / Література
Aust, R.B. and Drickamer, H.G. (1963), Science, No. 140, 3568, pp. 817-819. https://doi.org/10.1126/science.140.3568.817
Bondarenko, M.D., Gurin, V.G., Alistratov, L.I., Mikhailenko, G.P. and Sokolov, K.I. (1981), High-temperature gasostat with internal cooling, High Pressure Physics and Engineering, No. 5, Donetsk, pp. 80-82 [in Russian].
[Бондаренко, М.Д., Гурин, В.Г., Алистратов, Л.И., Михайленко, Г.П., Соколов, К.И. (1981), Высокотемпературный газостат с внутренним охлаждением. Физика и техника высоких давлений. № 5. Донецк. С. 80—82.]
Fedoseev, D.V., Novikov, N.V., Vishnevsky, A.S. and Teremetskaya, Yu.G. (1981), Diamon, Handbook, Nauk. dumka, Kyiv, 76 p. [in Russian].
[Федосеев, Д.В., Новиков, Н.В., Вишневский, А.С., Теремецкая, Ю.Г. (1981), Алмаз. Справоч. Киев: Наук. думка. 76 с.]
Maloshtan, S.M., Pokropivny, O.V., Smolyar, A.S., Kuts, V.O., Barkholenko, V.O. and Titenko, A.M. (2024), Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 46, No. 2, pp. 46-53 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.46.02.046
[Малоштан, С.М., Покропивний, О.В., Смоляр, А.С., Куц, В.О., Бархоленко, В.О., Тітенко, А.М. (2024), Мінерал. журн. 46, № 2. С. 46—53.]
Pokropivny, V.V. and Pokropivny, A.V. (2004), Structure of "cubic graphite" - simple cubic fullerite C24, FTT, Vol. 46, Iss. 2, pp. 380-382 [in Russian]. https://doi.org/10.1134/1.1649442
[Покропивный, В.В., Покропивный, А.В. (2004), Cтруктура "кубического графита" — простой кубический фуллерит С24. ФТТ. 46, вып. 2. с. 380—382.]
Pokropyvny, V.V., Smolyar, A.S., Maloshtan, S.M., Kuts, V.O., Hurin, V.G., Arkhipov, O.P., Pokropyvnyi, O.V. and Barkholenko, V.O. (2010), Fluid synthesis of new polymorphic modifications of carbon and boron nitride, Alfa-Reklama, Kyiv, 168 p. [in Ukrainian].
[Покропивний, В.В., Смоляр, А.С., Малоштан, С.М., Куц, В.О., Гурін, В.Г., Архіпов, О.П., Покропивний, О.В., Бархоленко, В.О. (2010), Флюїдний синтез нових поліморфних модифікацій вуглецю і нітриду бору. Київ: Альфа-Реклама. 168 с.]
Smolyar, A.S. (1993), The field of formation of diamonds from fluids, Superhard Materials, No. 3, pp. 5-14 [in Russian].
[Смоляр, А.С. (1993), Область образования алмазов из флюидов. Сверхтвердые материалы. № 3. С. 5—14.]
Smolyar, A.S. and Malik, V.R. (1996), Thermodynamic aspects of diamond formation from fluid, Superhard material, No. 2, pp. 35-43 [in Russian].
[Смоляр, А.С., Малик, В.Р. (1996), Термодинамические аспекты образования алмазов из флюида. Сверхтвердые материалы. № 2. С. 35—43.]
Smolyar, A.S., Sozin, Yu.I., Barkholenko, V.A., Maloshtan, S.N., Kuts, V.A., Gurin, V.G., Arkhipov, A.P., Gerasimov, A.Yu., Razvadovsky, N.A. and Titenko, A.N. (2002a), On the question of the existence of cubic graphite, Superhard material, No. 2, pp. 79-81 [in Russian].
[Смоляр, А.С., Созин, Ю.И., Бархоленко, В.А., Малоштан, С.Н., Куц, В.А., Гурин, В.Г., Архипов, А.П., Герасимов, А.Ю., Развадовский, Н.А., Титенко, А.Н. (2002a), К вопросу о существовании кубического графита. Сверхтвердые материалы. № 2. С. 79—81.]
Smolyar, A., Sozin, Yu., Barkholenko, V., Maloshtan, S., Kuts, V., Gurin, V., Arkhipov A., Gerasimov A., Razvadovsky, N. and Titenko, A. (2002b), Graphite of the cubic syngony. Poster presentation at the Int. conf. "Science for Materials in the Frontier of Centuries" Advantages and Challenges, 4-8 Novem. 2002, Kyiv [in Russian].
[Смоляр, А., Созин, Ю., Бархоленко, В., Малоштан, С., Куц, В., Гурин, В., Архипов, А., Герасимов, А., Развадовский, Н., Титенко, А. (2002b), Графит кубической сингонии. Стендовый доклад на Междунар. конф. "Science for Materials in the Frontier of Centuries" Advantages and Challenges, 4-8.11.2002. Киев.]
Zhuze, T.P. (1974), Compressed Gases as Solvents, Nauka, Moscow, 112 p. [in Russian].
[Жузе, Т.П. (1974), Сжатые газы как растворители. Москва: Наука. 112 с.]