В данной работе сообщается о синтезе катализаторов 80%Fe-10%Mo/10%Al₂O₃ методом растворного горения с использованием щавелевой кислоты в качестве топлива. Катализаторы были испытаны в реакции разложения метана при 850 °C и 1 атм в течение 6 ч. Синтезированные образцы были охарактеризованы методами рентгеновской дифракции, просвечивающей электронной микроскопии, фотоседиментационного анализа и др. Удельный выход углерода составил от 5,8 до 8,4 г/гкат, а выход водорода - от 1,0 до 1,4 моль/гкат соответственно. Каталитическое разложение метана на Fe-Mo/Al₂O₃ приводило к образованию смеси бамбукоподобных и многостенных углеродных нанотрубок. Было установлено, что наивысший выход МУНТ достигался при соотношении топливо/окислитель, равном 0,022.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 53. Физика
Currently, the development of technology for processing of associated petroleum gas (APG), natural gas and other gases containing C1–C4 hydrocarbons is a pressing issue for many oil-producing companies. Solving this problem will improve the environmental situation in Russia. A modern and economically efficient method for their processing is lowtemperature pyrolysis, which occurs at temperatures up to 1000 ◦C. This process is simple to operate, easily scalable, and the reaction products are free of carbon oxides, making it a “COx-neutral” method. Furthermore, the process leads to the formation of hydrogen and nanostructured carbon. The production of the latter, as a product with specific added value, is considered an advantage from an economic perspective due to its wide range of applications [1]. Hydrogen can be used in metallurgy, hydrogen energy, petrochemicals, the chemical industry, etc. Carbon nanomaterials can be applied in environmental protection (as sorbents, in gas sensing) [2–5], as additives for composite materials [6–9], in electrochemical devices (supercapacitors, batteries) [10, 11], among other uses.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Kuvshinov D.G., Kurmashov P.B., Bannov A.G., Popov M.V., Kuvshinov G.G. Synthesis of Ni-based catalysts by hexamethylenetetraminenitrates solution combustion method for co-production of hydrogen and nanofibrous carbon from methane. International Journal of Hydrogen Energy, 2019, 44(31), P. 16271-16286.
2. Wang Y., Pan C., Chu W., Vipin A.K., Sun L. Environmental remediation applications of carbon nanotubes and graphene oxide: Adsorption and catalysis. Nanomaterials, 2019, 9(3), P. 439.
3. Bannov A.G., Lapekin N.I., Kurmashov P.B., Ukhina A.V., Manakhov A. Room-Temperature NO2 Gas Sensors Based on Granulated Carbon Nanofiber Material. Chemosensors, 2022, 10(12), P. 525.
4. Guo S., Hou P., Zhang F., Liu C., Cheng H. Gas Sensors Based on Single-Wall Carbon Nanotubes. Molecules, 2022, 27(17), P. 5381.
5. Kumar S., Pavelyev V.S., Mishra P., Tripathi N. A Review on chemiresistive gas sensors based on Carbon Nanotubes: Device and Technology transformation. Sensors and Actuators A Physical, 2018, 283, P. 174-186.
6. Ciecierska E., Boczkowska A., Kurzydlowski K.J., Rosca I.D., Hoa S.V. The effect of carbon nanotubes on epoxy matrix nanocomposites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2012, 111, P. 1019-1024.
7. Zhao C., Ji L., Liu H., Hu G., Zhang S., Yang M., Yang Z. Functionalized carbon nanotubes containing isocyanate groups. Journal of Solid State Chemistry, 2004, 177(12), P. 4394-4398.
8. Bannov A.G., Nazarenko O.B., Maksimovskii E.A., Popov M.V., Berdyugina I.S. Thermal Behavior and Flammability of Epoxy Composites Based on Multi-Walled Carbon Nanotubes and Expanded Graphite: A Comparative Study. Appl. Sci, 2020, 10(19), P. 6928.
9. Bannov A.G., Uvarov N.F., Shilovskaya S.M., Kuvshinov G.G. Effect of the preparation methods on electrical properties of epoxy resin/carbon nanofiber composites. Nanotechnol Russia, 2012, 7, P. 169-172.
10. Su D.S., Centi G. A perspective on carbon materials for future energy application. Journal of Energy Chemistry, 2013, 22(2), P. 151-173.
11. Aval L.F., Ghoranneviss M., Pour G.B. High-performance supercapacitors based on the carbon nanotubes, graphene and graphite nanoparticles electrodes. Heliyon, 2018, 4(11), P. e00862.
12. McConnachie M., Konarova M., Smart S. Literature review of the catalytic pyrolysis of methane for hydrogen and carbon production. International Journal of Hydrogen Energy, 2023, 48(66), P. 25660-25682.
13. Palmer C., Bunyan E., Gelinas J., Gordon M.J., Metiu H., McFarland E.W. CO2-Free Hydrogen Production by Catalytic Pyrolysis of Hydrocarbon Feedstocks in Molten Ni-Bi. Energy Fuels, 2020, 34(12), P. 16073-16080.
14. Tong S., Miao B., Zhang L., Chan S.H. Decarbonizing Natural Gas: A Review of Catalytic Decomposition and Carbon Formation Mechanisms. Energies, 2022, 15(7), P. 2573.
15. Hantoko D., Khan W.U., Osman A.I., Nasr M., Rashwan A.K., Gambo Y., Shoaibi A.A., Chandrasekar S., Hossain M.M. Carbon-neutral hydrogen production by catalytic methane decomposition: a review. Environ Chem Lett, 2024, 22, P. 1623-1663.
16. Chesnokov V.V., Zaikovskii V.I., Chichkan A.S., Buyanov R.A. The role of molybdenum in Fe-Mo-Al2O3 catalyst for synthesis of multiwalled carbon nanotubes from butadiene-1,3. Applied Catalysis A: General, 2009, 363(1-2), P. 86-92.
17. Kurmashov P.B., Bannov A.G., Popov M.V., Brester A.E., Ukhina A.V., Ishchenko A.V., Maksimovskii E.A., Tolstobrova L.I., Chulkov A.O., Kuvshinov G.G. COx-free catalytic decomposition of methane over solution combustion synthesis derived catalyst: Synthesis of hydrogen and carbon nanofibers. International Journal of Energy Research, 2022, 46(9), P. 11957-11971.
18. Makayeva N., Yergaziyeva G., Anisova M., Shaimerden Z., Dossumov K. Effect of the interaction of components in a nickel-molybdenum catalyst on its activity in decomposition of methane to hydrogen. Chemical Bulletin of Kazakh National University, 2022, 106(3), P. 12-19.
19. Ismagilov I., Vosmerikov A., Korobitsyna L., Matus E., Kerzhentsev M., Stepanov A., Ismagilov Z. Promoters for Improvement of the Catalyst Performance in Methane Valorization Processes. Eurasian Chemico-Technological Journal, 2021, 23(3), P. 147-168.
20. Reshetenko T.V., Avdeeva L.B., Ismagilov Z.R., Ushakov V.A., Chuvilin A.L., Pavlyukhin Y.T. Promoted Iron Catalysts of Low-Temperature Methane Decomposition. Chemistry for Sustainable Development, 2003, 11(1), P. 239-247.
21. Varma A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S., Manukyan K.V. Solution Combustion Synthesis of Nanoscale Materials. Chem. Rev, 2016, 116(23), P. 14493-14586.
22. Manabayeva A.M., Ma¨ki-Arvela P., Vajglova´ Z., Martine´z-Klimov M., Yevdokimova O., Peuronen A., Lastusaari M., Tirri T., Tungatarova S.A., Baizhumanova T.S., Kassymkan K., Kaumenova G.N., Zhumabek M., Zhumadullaev D.A., Shoganbek D., Murzin D.Yu. Mg-modified Ni-based catalysts prepared by the solution combustion synthesis for dry reforming of methane. Catalysis Today, 2025, 453, P. 115261.
23. Khort A., Roslyakov S., Loginov P. Solution combustion synthesis of single-phase bimetallic nanomaterials. Nano-Structures & Nano-Objects, 2021, 26, P. 100727.
24. Hambardzumyan D., Gyulasaryan H., Kuzanyan A., et al. Solution combustion synthesis of iron-based magnetic nanoparticles: influence of inert gas pressure. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2024, 111, P. 268-280.
25. Kurmashov P.B., Ukhina A.V., Manakhov A., Ishchenko A.V., Maksimovskii A.E., Bannov A.G. Solution Combustion Synthesis of Ni/Al2O3 Catalyst for Methane Decomposition: Effect of Fuel. Appl. Sci, 2023, 13(6), P. 3962.
26. Kurmashov P.B., Popov M.V., Brester A.E., Ukhina A.V., Bannov A.G. Estimation of the Efficiency of Oxalic Acid in the Solution Combustion Synthesis of a Catalyst for Production of Hydrogen and Carbon from Methane. Dokl Chem, 2023, 511, P. 209-216.
27. Chamyani S., Salehirad A., Oroujzadeh N., Fateh D.S. Effect of fuel type on structural and physicochemical properties of solution combustion synthesized CoCr2O4 ceramic pigment nanoparticles. Ceramics International, 2018, 44(7), P. 7754-7760.
28. Kaplan S.S., Sonmez M.S. Single step solution combustion synthesis of hexagonal WO3 powders as visible light photocatalysts. Materials Chemistry and Physics, 2020, 240, P. 122152.
29. Shri K.M., Balamurugan S., Ashika S.A., Sana Fathima T.K., Palanisami N. Oxalic acid-derived combustion synthesis of multifunctional nanostructured copper oxide materials. Emergent Mater, 2021, 4, P. 1387-1398.
30. Torres D., Pinilla J.L., Suelves I. Cobalt doping of α-Fe/Al2O3 catalysts for the production of hydrogen and high-quality carbon nanotubes by thermal decomposition of methane. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(38), P. 19313-19323.
31. Shin S., Song H., Shin Y.S., Lee J., Seo T.H. Bayesian Optimization of Wet-Impregnated Co-Mo/Al2O3 Catalyst for Maximizing the Yield of Carbon Nanotube Synthesis. Nanomaterials, 2024, 14(1), P. 75.
32. Basca R.R., de Parseval P., Martin F., Serp P. Geomimetic catalysis: From volcanic stones to ultra-selective Fe-Mo/Al2O3-TiO2 catalysts for few-walled carbon nanotube production. Carbon, 2013, 64, P. 219-224.
33. Zhou L., Enakonda L.R., Harb M., Saih Y., Aguilar-Tapia A., Ould-Chikh S., Hazemann J., Li J., Wei N., Gary D., Del-Gallo P., Basset J. Fe catalysts for methane decomposition to produce hydrogen and carbon nano materials. Applies Catalysis B: Environmental, 2017, 208, P. 44-59.
34. Karaismailoplu M., Figen H.E., Baykara S.Z. Methane decomposition over Fe-based catalysts. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, 45(60), P. 34773-34782.
35. Silva J.A., Santos J.B.O., Torres D., Pinilla J.L., Suelves I. Natural Fe-based catalysts for the production of hydrogen and carbon nanomaterials via methane decomposition. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46(71), P. 35137-35148.
36. Chesnokov V.V., Zaikovskii V.I., Chichkan A.S., Buyanov R.A. The role of molybdenum in Fe-Mo-Al2O3 catalyst for synthesis of multiwalled carbon nanotubes from butadiene-1,3. Applied Catalysis A: General, 2009, 363(1-2), P. 86-92.
37. Palani V., Narayanan S.G., Pradeep Kumar A.R. Catalytic hydrogenation of agricultural residues to green diesel: Process optimization with FeMo/Al2O3 catalyst. International Journal of Green Energy, 2025, 22(13), P. 2859-2876.
38. Sujithraj A., Tamizhdurai P., Mangesh V.L., Kavitha C., Subramani A., Saravanan P., Nisha P., Sasikumar P., Kumar N.S., Alreshaidan S.B., Almutairi G., Al-Fatesh A.S. Renewable energy from waste plastic: Hydroprocessing of mixed waste plastic to diesel fuel utilizing Fe/Mo-Al2O3 catalyst. Process Safety and Environmental Protection, 2025, 193, P. 683-695.
39. Jawad A., Rezaei F., Rownaghi A.A. Highly efficient Pt/Mo-Fe/Ni-based Al2O3-CeO2 catalysts for dry reforming of me-thane. Catalysis Today, 2020, 350, P. 80-90.
40. Abdullah H., Ramli I., Ismail I., Yusof N. Hydrocarbon Sources for the Carbon Nanotubes Production by Chemical Vapour Deposition: A Review. Pertanika Journal of Science and Technology, 2017, 25, P. 379-396.
41. Abbasian A.R., Mahvary A., Alirezaei S. Salt-assisted solution combustion synthesis of NiFe2O4: Effect of salt type. Ceramics International, 2021, 47(17), P. 23794-23802.
42. Wang P., Lu M., Gao C., et al. Metal catalysts for carbon nanotube growth: synthesis, catalytic mechanisms, and evolution pathways. Journal of Materials Science, 2025, 60, P. 12248-12290.
43. Ghanad M., Akrami N., Keil P., Bradtmuller H., Hansen M.R., Khaki J.V., Beidokhti S.M. Single-step solution combustion synthesis of porous 1393-B3 glass powders and structural characterization via solid-state NMR spectroscopy. Ceramics International, 2023, 49(9), P. 14689-14701.
44. Gizowska M., Piatek M., Perkowski K., Konopka G., Witoslawska I. Fabrication of Nanoyttria by Method of Solution Combustion Synthesis. Nanomaterials, 2020, 10(5), P. 831.
45. Chavarriaga E.A., Gomez A., Cardona Maya Y., Cardona Maya W.D., Lopera A.A. Solution Combustion Synthesis of ZnO Nanoparticles Using an Aqueous Extract of Laurel Leaves as a Natural Fuel. Int. J Self-Propag. High-Temp. Synth, 2025, 34, P. 233-236.
46. Al-Fatesh A.S., Abdelkader A., Osman A.I., Lanre M.S., Fakeeha A.H., Alhoshan M., Alanazi Y.M., Awadallah A.E., Rooney D.W. Non-supported bimetallic catalysts of Fe and Co for methane decomposition into H2 and a mixture of graphene nanosheets and carbon nanotubes. International Journal of Hydrogen Energy, 2023, 48(68), P. 26506-26517.
47. Kazakova M.A., Kuznetsov V.L., Bokova-Sirosh S.N., Krasnikov D.V., Golubtsov G.V., Romanenko A.I., Prosvirin I.P., Ishchenko A.V., Orekhov A.S., Chuvilin A.L., Obraztsova E.D. Fe-Mo and Co-Mo Catalysts with Varying Composition for Multi-Walled Carbon Nanotube Growth. Physica Status Solidi (B), 2018, 255(1), P. 1700260.
48. Chotmunkhongsin C., Ratchahat S., Chaiwat W., et al. Synthesis of MWCNTs by chemical vapor deposition of methane using FeMo/MgO catalyst: role of hydrogen and kinetic study. Scientific Reports, 2023, 13, P. 21027.
49. Arabshahi Z., Akbarzadeh Pasha M., Shahi F. Growth of CNTs over Fe-Co/Nanometric TiO2 Catalyst by CVD: The Effects of Catalyst Composition and Growth Temperature. Int. J. Nanosci. Nanotechnol., 2017, 13(1), P. 1-9.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Проведена оценка водяного риформинга глицерина (APR) для получения H2 на Ni/CeO2 (CeNi) катализаторе, полученном путем введения пористого носителя γ-Al2O3 в реакционную смесь в процессе синтеза методом растворного горения. Такой подход позволяет получить катализатор с улучшенным объёмом и средним размером пор, что имеет решающее значение для облегчения диффузии реагентов. В отличие от массивной CeNi системы, присутствие оксида алюминия увеличивает доступность активных наночастиц никеля и улучшает дисперсность оксида церия и никеля. Результаты APR глицерина показывают, что CeNi/γ-Al2O3 обеспечивает большую степень превращения глицерина и выход водорода по сравнению с массивной системой. Примечательно, что уменьшение содержания активного компонента вдвое приводит к 2,3-кратному увеличению активности, которое не зависит от скорости потока исходного сырья и, следовательно, от степени диффузионных ограничений. Полученный в данном исследовании катализатор превзошел известные аналоги по скорости образования H2, сохраняя при этом высокую степень развращения глицерина и селективность по H2.
Эффективность углеродных наноматериалов для очистки воды от органических красителей была доказана на протяжении последнего десятилетия. Однако проблема промышленного применения углеродных наноматериалов до сих пор не решена. Это связано в первую очередь с высокой стоимостью и низкой производительностью методов синтеза углеродных наноматериалов. В данной статье представлены термодинамические и кинетические данные адсорбции родамина 6G и метиленового синего на малослойном графене. Малослойный графен был получен методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из целлюлозы. Этот метод является перспективным, недорогим и легкомасштабируемым. Было установлено, что исследуемый малослойный графен обладает высокой адсорбционной способностью по отношению к обоим красителям, причём полученные значения адсорбционной ёмкости превышают показатели большинства изученных углеродных материалов, таких как углеродные нанотрубки или активированный уголь. Для описания термодинамики процесса были использованы наиболее распространённые модели адсорбции. Кинетика процесса описывается уравнением псевдовторого порядка, что довольно часто встречается для графеновых материалов. Предлагаемый механизм адсорбции основан на гидрофобном взаимодействии между адсорбентом и адсорбатом с образованием связей H-π и π-π.
Активированный уголь из косточек фиников является перспективным материалом для энергетических, экологических и каталитических применений благодаря высокому выходу углерода, возобновляемому характеру и регулируемой пористости. В данной статье представлено обширное сравнительное исследование активированного угля (АК), полученного с использованием гидроксида калия, и активированного угля (ЛАУ), обработанного лазером Nd: YAG, оба материала получены из косточек фиников сорта «Иерихон». Комплексный анализ - рентгенодифракционный анализ (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR), адсорбция азота (BJH, Horvath-Kawazoe, DFT, DR, DA), метод БЕТ, метод Лангмюра и t-график - показывает значительное улучшение микропористости, мезопористости, площади поверхности и химического состава поверхности ЛАУ. Сравнивая полученные результаты с опубликованными данными, можно отметить единое соответствие между моделями и методами характеризации, что подтверждает эффективность лазерной постобработки как дополнительной стратегии для целенаправленного изменения текстурных и поверхностных свойств активированного угля, полученного из биомассы, и может открыть перспективный путь для дальнейшего развития устойчивых пористых углеродных материалов.
Мы оцениваем энергию основного состояния смещенной кулоновской примеси в асимметричной гауссовой квантовой точке GaAs в постоянном магнитном поле. Используя унитарное преобразование, мы учитываем комбинированный эффект взаимодействий Рашбы и Дрессельхауса, рассматривая члены связи до квадратичного порядка. Затем мы рассматриваем преобразованный гамильтониан, используя вариационный подход с подходящей анзац-формой. Результаты показывают, что энергия основного состояния увеличивается с увеличением расстояния примеси от центра ограничения и с увеличением асимметрии потенциала. Наконец, мы исследуем, как асимметрия в гауссовом ограничении влияет на магнитный момент и восприимчивость примеси.
Магнитные скирмионы в синтетических антиферромагнетиках являются перспективными наноразмерными элементами, но их применимость зависит от того, насколько надежно сохраняется и может быть создана записанная пара. Используя сокращенную решеточную модель, мы вычислили пути с минимальным перепадом энергии для коллапса антиферромагнитно связанной пары скирмионов и для обратного зарождения из закрепленного антиферромагнитного референсного состояния. При антиферромагнитно закрепленных границах энергия наибольшего седлового состояния лишь незначительно изменяется с размером островка, в то время как энергия пары скирмионов в начальном минимуме имеет сильно зависящую от размера островка граничную поправку. Для крупных островков коллапс происходит последовательно по слоям и может проходить через промежуточный минимум со скирмионом в одном слое всякий раз, когда это состояние удовлетворяет критерию релаксации. Гораздо больший обратный барьер для нуклеации демонстрирует сильную асимметрию с коллапсом в той же модели закрепленной границы и согласуется с послойной последовательной записью с помощью вспомогательных средств.
Методом молекулярной динамики изучены коэффициенты вязкости гибридных наножидкостей на основе бензола с одностенными углеродными нанотрубками и наночастицами меди. Исследована зависимость вязкости этих наножидкостей от концентрации углеродных нанотрубок и наночастиц, а также от их морфологии. Показано, что вязкость всех исследованных наножидкостей значительно выше, чем у базовой жидкости и обычных крупнодисперсных жидкостей. Коэффициент вязкости наножидкости с углеродными нанотрубками при заданной концентрации увеличивается с увеличением их длины. При одинаковых концентрациях вязкость гибридных наножидкостей значительно превышает вязкость наножидкости с наночастицами или углеродными нанотрубками и увеличивается с уменьшением размера наночастиц. Одним из основных факторов, ответственных за наблюдаемое увеличение вязкости наножидкости, является структурирование молекул базовой жидкости вблизи наночастиц или углеродных нанотрубок.
Используя вариационный метод, мы исследовали температурную зависимость электронной теплопроводности (КЭ) в редкоземельных манганитах, легированных ионами щелочноземельных металлов, которые демонстрируют хорошо известное поведение КМР (кандидомагнитного магнитосопротивления). Анализ основан на двухзонном (Ɩ-b) гамильтониане модели решетки Андерсона, подходящем для режима сильной электронно-решеточной связи Яна-Теллера (ЯТ), согласующемся с двухжидкостными описаниями, включающими (l-b) гибридизацию. Ключевые параметры модели включают кулоновское отталкивание «U», сильную связь Хунда «JH» между спинами eg и t2g и гибридизацию «V» между l-поляронами и d-электронами одного и того же спина. В ферромагнитной металлической фазе расчеты показывают, что КЭ увеличивается с повышением температуры, а вблизи температуры перехода Tc ≈ 400 К наблюдается минимум или провал КЭ при фиксированных значениях «V», «JH» и «x». Результаты, полученные для келина, демонстрируют типичный кристаллический характер, при этом рассеяние на границах зерен является основным механизмом, ограничивающим теплопередачу в этих соединениях.
Вибрационные и оптические свойства монокристаллов HoFe3(BO3)4 были исследованы с помощью рамановской спектроскопии и измерений оптического поглощения. Рамановский спектр, записанный при комнатной температуре, выявляет четко выраженные фононные моды, связанные с колебаниями решетки и внутренними модами структурных единиц. Интенсивные полосы в диапазоне 1200-1450 см-1 приписываются внутренним колебаниям групп BO3, в то время как особенности в области 400-700 см-1 обусловлены октаэдрами FeO6. Спектр оптического поглощения, измеренный в диапазоне 190-1100 нм, демонстрирует слабые узкие полосы в видимой и ближней инфракрасной областях, соответствующие внутри-4f переходам ионов Ho3+, и выраженный край поглощения в ультрафиолетовой области, связанный с переходами переноса заряда O2⁻ → Fe3+. Оптическая ширина запрещенной зоны оценивается в 3,3-3,5 эВ. Установлена корреляция между колебательными и оптическими свойствами, демонстрирующая роль групп BO3 и октаэдров FeO6 в определении электронной структуры и оптического отклика материала. Результаты обеспечивают согласованную экспериментальную характеристику HoFe3(BO3)4 и указывают на его потенциал для оптических и магнитооптических применений.
В данной работе показано, что взаимодействие хлопьев высокоориентированного пиролитического графита и графеновых пленок с алканами является необходимым, но недостаточным условием для наблюдения в них джозефсоновской вольт-амперной характеристики, которая, как известно, присуща всем сверхпроводящим материалам. Другим ключевым фактором является создание деформационного поля в материале на основе графена.
Показано, что характеристики субнанометровых дельта-легированных бором слоёв в химически осаждённых из газовой фазы алмазных плёнках могут быть вычислены в квазиклассическом приближении как в равновесии, так и во внешнем электромагнитном поле, ионизирующем легирующие атомы бора. Найдены соответствующие решения, в первом случае - аналитически, во втором - численно. Использование квазиклассического приближения позволяет существенно упростить математическое моделирование алмазных структур с субнанометровыми дельта-легированными слоями, необходимое для их использования в наноэлектронике, например в быстродействующих полевых транзисторах.
Представлена минимальная 0D кинетическая модель для межфазного заклинивания нанопузырьков, стабилизированных поверхностно-активными веществами. Модель связывает кинетику адсорбции Лангмюра с геометрической концентрацией и механическим равновесием. В плоскости (сродство Лангмюра, скорость десорбции) существует резкая граница заклинивания; коммерческие бутиловые и изобутиловые ксантаты находятся глубоко внутри заклиненной области при типичных дозах флотации (вероятность Монте-Карло 1,00). Энергия гистерезиса составляет от 10-14 до 10-9 Дж, а критическая объемная концентрация для заклинивания колеблется от 8.2 × 10-6 до 0.35 моль·м-3. Граница предсказуемо смещается в зависимости от объемной концентрации, давления и времени цикла, но нечувствительна к модулю оболочки. Подтверждена численная сходимость, а показатель расходимости за один цикл достигает пика при +0.42 с-1 вблизи перехода. Модель представляет собой инструмент прогнозирования для нанопузырьков, стабилизированных поверхностно-активными веществами, в процессах флотации, катализа и биомедицинских наносистем.
В данной работе рассматривается класс возмущенных дифференциальных уравнений второго порядка с запаздыванием вида (η(κ)u′(κ))′ + f1(κ, u(τ (κ))) = f1(κ, u′(κ)). С помощью метода преобразований исследуемое уравнение преобразуется в биномиальное, а затем с использованием преобразования Риккати, теоремы сравнения и метода интегрального усреднения получаются новые критерии осцилляции. Приводятся примеры, демонстрирующие важность и новизну основных результатов.
Мы изучаем двухканальный решеточный гамильтониан в секторе с фиксированным числом частиц на одномерной решетке Z. Модель состоит из молекулярного канала, связанного с бозонным двухчастичным каналом с внутриузловым взаимодействием. В импульсном представлении трансляционная инвариантность дает семейство редуцированных гамильтонианов Hγ,λ(K), параметризованных полным квазиимпульсом K∈T, каждый из которых действует в C⊕L2, e(T). Для контактных взаимодействий каждый редуцированный гамильтониан является возмущением второго ранга свободного диагонального оператора. С помощью метода Липпмана-Швингера задача на собственные значения для энергий вне существенного спектра [Ԑ-K, Ԑ+K] сводится к линейной системе 2×2 и, эквивалентно, к обращению в нуль точного скалярного детерминанта Фредгольма, включающего одномерную решеточную функцию Грина. Сингулярности квадратного корня этой функции Грина на краях зоны Ԑ-K, Ԑ+K определяют пороговую асимптотику определителя и приводят к явным критериям существования собственных значений ниже нижнего порога и выше верхнего порога. Мы получаем полную классификацию дискретного спектра Hγ,λ(K) для всех квазиимпульсов в терминах параметров γ, λ, E0. Мы также анализируем пороговые конфигурации E0=Ԑ+K, исключительную плоскую зону слоя K = π, где существенный спектр схлопывается в одну точку, и пороговые состояния вспомогательного оператора ранга один hλ(K). Для последнего мы приводим описание пороговых резонансов во взвешенном пространстве, поясняя, как собственное значение возникает из порогового резонанса hλ(K) и приближается к краю полосы, когда включается межканальная связь.
Издательство
- Издательство
- ИТМО
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- Кронверкский пр., д.49, лит. А, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197101.
- Юр. адрес
- Кронверкский пр., д.49, лит. А, Санкт-Петербург, Российская Федерация, 197101.
- ФИО
- Васильев Владимир Николаевич (Ректор)
- E-mail адрес
- od@itmo.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 6070277
- Сайт
- https:/itmo.ru