Научные труды Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН

Получены и исследованы спектры однопузырьковой сонолюминесценции в режиме движущегося пузырька для эмульсий гексана и додекана, а также коллоидных суспензий наночастиц твердых н-алканов С19Н40 – С24Н50, в воде. Нестойкие эмульсии жидких алканов, не смешиваемых с водой, возникают во время действия ультразвука на воду с добавкой алкана. Микроэмульсионные капли алканов попадают при инициируемых ультразвуком движениях внутрь движущегося пузырька, где разлагаются в периодически возникающей неравновесной плазме, образуя фрагментарные продукты, в частности, электронновозбужденные радикалы С2, излучающие свет. Эти сонохимические превращения характерны и для наночастиц суспензий твердых алканов, также проникающих в плазмообразующий пузырек. Суспензии наночастиц алканов с размерами менее 50 нм были приготовлены заранее методом ультразвукового диспергирования в многопузырьковом режиме порошков алканов в воде. Средние размеры наночастиц полученных суспензий составили от 18 до 37 нм. В спектрах пузырьковой сонолюминесценции всех описанных эмульсий и суспензий зарегистрированы полосы Свана (С2) с максимумами 438, 474, 516 и 564 нм. Для ряда сонолизируемых алканов установлено перераспределение интенсивностей полос свечения при 478 и 516 нм при изменениях состава алканов, обусловленное изменением колебательной температуры Тr радикалов С2 в неравновесной пузырьковой плазме. Определена Тr в случае сонолиза эмульсий гексана (5300 K), додекана (4300 K), и суспензий наночастиц нонадекана (4100 K), эйкозана (4750 K), генейкозана (5050 K) в воде. Обсуждены причины возникновения различий найденных значений Тr.

Single-bubble sonoluminescence spectra in the moving bubble mode were obtained and studied for hexane and dodecane emulsions, as well as colloidal suspensions of nanoparticles of solid n-alkanes C19H40 – C24H50, in water. Unstable emulsions of liquid alkanes, immiscible with water, are formed by the action of ultrasound on water containing an alkane. Microemulsion droplets of alkanes enter the moving bubble during ultrasound-induced motion, where they decompose in the periodically generated nonequilibrium plasma, forming fragmented products, in particular, light-emitting electronically excited C2 radicals. These sonochemical transformations are also characteristic of nanoparticles of solid alkane suspensions, which also penetrate the plasma-forming bubble. Suspensions of alkane nanoparticles smaller than 50 nm in size were prepared in advance using ultrasonic dispersion of alkane powders in water in a multibubble mode. The average nanoparticle sizes of the resulting suspensions ranged from 18 to 37 nm. The bubble sonoluminescence spectra of all the described emulsions and suspensions exhibited Swan bands (C2) with maxima at 438, 474, 516, and 564 nm. For a number of sonolyzed alkanes, a redistribution of the luminescence band intensities at 478 and 516 nm was observed with changes in the alkane composition, caused by changes in the vibrational temperature Tr of C2 radicals in the nonequilibrium bubble plasma. The Tr was determined in the case of sonolysis of emulsions of hexane (5300 K), dodecane (4300 K), and suspensions of nanoparticles of nonadecane (4100 K), eicosane (4750 K), and heneicosane (5050 K) in water. The reasons for the differences in the found Tr values are discussed.