- Код статьи
- 10.31857/S0040364423010179-1
- DOI
- 10.31857/S0040364423010179
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 61 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 68-74
- Аннотация
- По мере роста сажевая частица претерпевает ряд существенных морфологических изменений (называемых “старением”), которые приводят к снижению реакционной способности поверхности частицы. В данной статье с помощью метода реакционной молекулярной динамики исследуется взаимодействие между молекулами ацетилена, находящимися в газовой фазе, и поверхностью сажевых частиц различной степени зрелости. Продемонстрировано, что разветвленная морфология “молодых” сажевых частиц и наличие наноразмерных полостей на их поверхности может являться еще одним эффектом, оказывающим весомое влияние на более высокую реакционную способность сажевых частиц.
- Ключевые слова
- Дата публикации
- 01.01.2023
- Год выхода
- 2023
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 5
Библиография
- 1. Wang Y., Chung S.H. Soot Formation in Laminar Counterflow Flames // Prog. Energy Combust. Sci. 2019. V. 74. P. 152.
- 2. Michelsen H.A., Colket M.B., Bengtsson P.-E. et al. A Review of Terminology Used to Describe Soot Formation and Evolution under Combustion and Pyrolytic Conditions // ACS Nano. American Chemical Society. 2020. V. 14. № 10. P. 12470.
- 3. Гуренцов Е.В., Еремин А.В., Михеева Е.Ю. Исследование термодинамических свойств углеродных наночастиц методом лазерного нагрева // ТВТ. 2017. Т. 55. № 5. С. 737.
- 4. Liu P., Li Z., Roberts W.L. Growth Network of PAH with 5-membered Ring: Case Study with Acenaphthylene Molecule // Combust. Flame. 2021. V. 230. P. 111449.
- 5. Veshkini A., Dworkin S.B., Thomson M.J. A Soot Particle Surface Reactivity Model Applied to a Wide Range of Laminar Ethylene/Air Flames // Combust. Flame. 2014. V. 161. № 12. P. 3191.
- 6. Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // J. Comput. Phys. 1995. V. 117. № 1. P. 1.
- 7. Kondratyuk N., Nikolskiy V., Pavlov D., Stegailov V. GPU-accelerated Molecular Dynamics: State-of-Art Software Performance and Porting from Nvidia CUDA to AMD HIP // Int. J. High Perform. Comput. Appl. 2021. V. 35. № 4. P. 312.
- 8. Chenoweth K., van Duin A.C.T., Goddard W.A. ReaxFF Reactive Force Field for Molecular Dynamics Simulations of Hydrocarbon Oxidation // J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. № 5. P. 1040.
- 9. Nosé S. A Molecular Dynamics Method for Simulations in the Canonical Ensemble // Mol. Phys. 1984. V. 52. № 2. P. 255.
- 10. Carla de Tomas C., Aghajamali A., Jones J.L. et al. Transferability in Interatomic Potentials for Carbon // Carbon. 2019. V. 155. P. 624.
- 11. Carla de Tomas C., Suarez-Martinez I., Marks N.A. Graphitization of Amorphous Carbons: A Comparative Study of Interatomic Potentials // Carbon. 2016. V. 109. P. 681.
- 12. Orekhov N.D., Stegailov V.V. Graphite Melting: Atomistic Kinetics Bridges Theory and Experiment // Carbon. 2015. V. 87. P. 358.
- 13. Rowe P., Deringer V.L., Gasparotto P. et al. An Accurate and Transferable Machine Learning Potential for Carbon // J. Chem. Phys. 2020. V. 153. № 3. P. 034702.
- 14. Nguyen-Cong K., Bonilla M., Kolekar S. et al. Billion Atom Molecular Dynamics Simulations of Carbon at Extreme Conditions and Experimental Time and Length Scales // Proc. Int. Conf. for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis. St. Louis, 2021. P. 1.
- 15. Orekhov N., Logunov M. Atomistic Structure and Anomalous Heat Capacity of Low-density Liquid Carbon: Molecular Dynamics Study with Machine Learning Potential // Carbon. 2022. V. 192. P. 179.
- 16. Orekhov N., Ostroumova G., Stegailov V. High Temperature Pure Carbon Nanoparticle Formation: Validation of AIREBO and ReaxFF Reactive Molecular Dyna-mics // Carbon. 2020. V. 170. P. 606.
- 17. Ashraf C., van Duin A.C.T. Extension of the ReaxFF Combustion Force Field Toward Syngas Combustion and Initial Oxidation Kinetics // J. Phys. Chem. A. 2017. V. 121. № 5. P. 1051.
- 18. Orekhov N.D., Bondareva J.V., Potapov D.O. et al. Mechanism of Graphene Oxide Laser Reduction at Ambient Conditions: Experimental and ReaxFF Study // Carbon. 2022. V. 191. P. 546.
- 19. Goldshtein K.D., Potapov D.O., Shadymov V.A. et al. Molecular Dynamics Analysis of Incipient Soot Morphology // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 1787. № 1. 012044.
- 20. Pakhnova M., Kruglov I., Yanilkin A. et al. Search for Stable Cocrystals of Energetic Materials Using the Evolutionary Algorithm Uspex // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. № 29. P. 16822.
- 21. Matsko N.L., Kruglov I.A. Plasmon–Polariton Modes in Fullerenes // J. Phys. Chem. Lett. 2021. V. 12. № 49. P. 11873.
- 22. Popov Z.I., Sukhanova E.V., Kvashnin D.G. Metallocene Inspired 2D Metal Intercalated Carbon Allotropes: Stability and Properties via DFT Calculations // Carbon. 2021. V. 184. P. 714.
- 23. Grebenko A.K., Krasnikov D.V., Bubis A.V. et al. High-Quality Graphene Using Boudouard Reaction // Adv. Sci. 2022. V. 9. P. 2200217.
- 24. Zhukov S.S., Balos V., Hoffman G. et al. Rotational Coherence of Encapsulated Ortho and Para Water in Fullerene-C60 Revealed by Time-domain Terahertz Spectroscopy // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 1.
- 25. Басевич В.Я., Медведев С.Н., Фролов С.М. и др. Макрокинетическая модель для расчета эмиссии сажи в дизеле // Горение и взрыв. 2016. Т. 9. № 3. С. 36.
- 26. Agafonov G.L., Bilera I.V., Vlasov P.A. et al. Unified Kinetic Model of Soot Formation in the Pyrolysis and Oxidation of Aliphatic and Aromatic Hydrocarbons in Shock Waves // Kinet. Catal. 2016. V. 57. № 5. P. 557.
- 27. Власов П.А., Варнатц Ю. Кинетическое моделирование сажеобразования при пиролизе различных алифатических и ароматических углеводородов в ударных волнах // Хим. физика. 2004. Т. 23. № 10. С. 39.
- 28. Schuetz C.A., Frenklach M. Nucleation of Soot: Molecular Dynamics Simulations of Pyrene Dimerization // Proc. Combust. Inst. 2002. V. 29. № 2. P. 2307.
- 29. Chakraborty D., Lischka H., Hase W.L. Dynamics of Pyrene-Dimer Association and Ensuing Pyrene-Dimer Dissociation // J. Phys. Chem. A. 2020. V. 124. № 43. P. 8907.
- 30. Iavarone S., Pascazio L., Sirignano M. et al. Molecular Dynamics Simulations of Incipient Carbonaceous Nanoparticle Formation at Flame Conditions // Combust. Theory Model. 2017. V. 21. № 1. P. 49.
- 31. Mao Q., Hou D., Luo K.H. et al. Dimerization of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Molecules and Radicals under Flame Conditions // J. Phys. Chem. A. ACS. 2018. V. 122. № 44. P. 8701.
- 32. Grančič P., Martin J.W., Chen D. et al. Can Nascent Soot Particles Burn from the Inside? // Carbon. 2016. V. 109. P. 608.
- 33. Chen D., Totton T.S., Akroyd J. et al. Phase Change of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Clusters by Mass Addition // Carbon. 2014. V. 77. P. 25.
- 34. Thomson M., Mitra T. A Radical Approach to Soot Formation // Science. 2018. V. 361. P. 978.
- 35. Johansson K.O., Head-Gordon M.P., Schrader P.E. et al. Resonance-stabilized Hydrocarbon-radical Chain Reactions May Explain Soot Inception and Growth // Science. 2018. V. 361. P. 997.
- 36. Commodo M., Kaiser K., De Falco G. et al. On the Early Stages of Soot Formation: Molecular Structure Elucidation by High-resolution Atomic Force Microscopy // Combust. Flame. 2019. V. 205. P. 154.
- 37. Gleason K., Carbone F., Sumner A.J. et al. Small Aromatic Hydrocarbons Control the Onset of Soot Nucleation // Combust. Flame. 2021. V. 223. P. 398.
- 38. Zhang C., Zhang C., Ma Y., Xue X. Imaging the C Black Formation by Acetylene Pyrolysis with Molecular Reactive Force Field Simulations // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 17. P. 11469.
- 39. Sharma A., Mukut K.M., Roy S.P. et al. The Coalescence of Incipient Soot Clusters // Carbon. 2021. V. 180. P. 215.
- 40. Lümmen N. ReaxFF-molecular Dynamics Simulations of Non-oxidative and Non-catalyzed Thermal Decomposition of Methane at High Temperatures // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12. № 28. P. 7883.
- 41. Liu L., Xu H., Zhu Q. et al. Soot Formation of n-decane Pyrolysis: A Mechanistic View from ReaxFF Molecular Dynamics Simulation // Chem. Phys. Lett. 2020. V. 760. P. 137983.
- 42. Mao Q., van Duin A.C.T., Luo K.H. Formation of Inci-pient Soot Particles from Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: A ReaxFF Molecular Dynamics Study // Carbon. 2017. V. 121. P. 380.
- 43. Michelsen H.A. Effects of Maturity and Temperature on Soot Density and Specific Heat // Proc. Combust. Inst. 2021. V. 38. № 1. P. 1197.
- 44. Гуренцов Е.В., Дракон А.В., Еремин А.В. и др. Зависимость температуры сублимации образующихся в пламенах сажевых частиц от их размеров и структуры // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 1. С. 76.
- 45. Ouf F.-X., Bourrous S., Fauvel S. et al. True Density of Combustion Emitted Particles: A Comparison of Results Highlighting the Influence of the Organic Contents // J. Aerosol Sci. 2019. V. 134. P. 1.
- 46. Potapov D., Orekhov N. Mechanisms of Soot Thermal Decomposition: Reactive Molecular Dynamics Study // Combust. Flame. 2023. V. 249. P. 112596.
- 47. Grommet A.B., Feller M., Klajn R. Chemical Reactivity under Nanoconfinement // Nat. Nanotechnol. 2020. V. 15. № 4. P. 256.