Кинетика химической реакции горения тетрафторида кремния и дисперсного гидрида кальция в замкнутой системе при изотермических условиях

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На основе квазигомогенного подхода построена и подтверждена экспериментами математическая модель, описывающая кинетику процесса взаимодействия газообразного тетрафторида кремния и дисперсного гидрида кальция в условиях поддержания заданной температуры в закрытом реакторе. Отмечены особенности кинетики процесса (индукционный период, эффект торможения скорости реакции ее продуктами) и определены параметры, обеспечивающие близкую к 100% степень превращения тетрафторида кремния, что особенно важно при получении дорогостоящих изотопно чистых моносилана и кремния.

About the authors

A. D. Bulanov

Institute of High Purity Substances Chemistry named after G. G. Devyatyh Russian Academy of Sciences

Email: lashkov@ihps-nnov.ru
Tropinina St., 49, BOX-75, Nizhny Novgorod, 603951 Russia

Y. P. Kirillov

Institute of High Purity Substances Chemistry named after G. G. Devyatyh Russian Academy of Sciences

Email: lashkov@ihps-nnov.ru
Tropinina St., 49, BOX-75, Nizhny Novgorod, 603951 Russia

C. Y. Kirillov

Institute of Applied Physics named after A. V. Gaponov-Grekhov Russian Academy of Sciences

Email: lashkov@ihps-nnov.ru
Ulyanova St., 46, Nizhny Novgorod, 603950 Russia

A. Y. Lashkov

Institute of High Purity Substances Chemistry named after G. G. Devyatyh Russian Academy of Sciences

Email: lashkov@ihps-nnov.ru
Tropinina St., 49, BOX-75, Nizhny Novgorod, 603951 Russia

O. Y. Troshin

Institute of High Purity Substances Chemistry named after G. G. Devyatyh Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lashkov@ihps-nnov.ru
Tropinina St., 49, BOX-75, Nizhny Novgorod, 603951 Russia

References

  1. Fiedler H., Gupta P., Kennedy J. et al. 28Si+ ion beams from penning ion source based implanter systems for near-surface isotopic purification of silicon // Rev. Sci. Instrum. 2018. V. 89. P. 123305. https://doi.org/10.1063/1.5048949
  2. Crippa A., Ezzouch R., Aprá A. et al. Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon // Nat. Commun. 2019. V. 10. P. 2776. https://doi.org/10.1038/s41467-019-10848-z
  3. Tang K., Kim H.S., Ramanayaka A.N. et al. Targeted enrichment of 28Si thin films for quantum computing // J. Phys. Commun. 2020. V. 4. № 3. P. 035006. https://doi.org/10.1088/2399-6528/ab7b33
  4. Yang C.H., Leon R.C., Hwang J.C. et al. Operation of a silicon quantum processor unit cell above one kelvin // Nature. 2020. V. 580. P. 350–368. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2171-6
  5. Gusev A.V., Bulanov A.D. High-purity silicon isotopes 28Si, 29Si, and 30Si // Inorg. Mater. 2008. V. 44. № 13. P. 1395–1408. https://doi.org/10.1134/S0020168508130013
  6. Девятых Г.Г., Дианов Е.М., Буланов А.Д., Трошин О.Ю., Балабанов В.В., Пряхин Д.А. Получение высокочистого моноизотопного силана: 28SiH4, 29SiH4 и 30SiH4 // Докл. РАН. 2003. Т. 391. № 5. С. 638–639.
  7. Трошин О.Ю., Гавва В.А., Лашков А.Ю., Созин А.Ю., Адамчик С.А., Потапов А.М., Отопкова П.А., Буланов А.Д. Изотопно-обогащенные кремний, германий и их гидриды для разработки квантовых вычислительных устройств // Неорган. материалы. 2023. Т. 59. № 11. С. 1201–1210. https://doi.org/10.31857/S0002337X23110143
  8. Буланов А.Д. Пряхин Д.А., Трошин О.Ю., Балабанов В.В. Способ получения высокочистого изотопно-обогащенного силана: Патент РФ № 2226501. Опубл. 10.04.2004. 5 с.
  9. Буланов А.Д., Михеев В.С., Трошин О.Ю., Лашков А.Ю. Взаимодействие тетрафторида кремния и гидрида кальция в форме распространяющейся волны реакции // Журн. неорган. химии. 2008. Т. 53. № 1. С. 11–15.
  10. Лашков А.Ю., Буланов А.Д., Трошин О.Ю. Процесс фильтрационного горения тетрафторида кремния и гидрида кальция для получения моносилана // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 9. С. 981–984. https://doi.org/10.7868/S0002337X16090104
  11. Лашков А.Ю., Буланов А.Д., Трошин О.Ю. Зависимость параметров волны горения СаН2 в SiF4 от концентрации реагента в потоке газовой смеси // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 2. С. 146–152. https://doi.org/10.31857/S004446182102002X
  12. Алдушин А.П., Сеплярский Б.С. Распространение волны экзотермической реакции в пористой среде при продуве газа // Докл. АН СССР. 1978. Т. 241. № 1. С. 72–75.
  13. Алдушин А.П., Мержанов А.Г. Распространение тепловых волн в гетерогенных средах / Под ред. Матроса Ю.Ш. Новосибирск: Наука, 1988. 152 c.
  14. Мержанов А.Г. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка: ИСМАН, 1998. 512 c.
  15. Алымов М.И., Рубцов Н.М., Сеплярский Б.С. Волны горения в конденсированных средах: инициирование, критические явления, размерные эффекты. М.: РАН, 2020. 316 c.
  16. Ваганов Д.А., Шатунова Е.Н., Перегудов Н.И., Самойленко Н.Г. Закономерности фильтрационного воспламенения // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 4. С. 44–48.
  17. Фирсов А.Н., Озерковская Н.И., Шкадинский К.Г. Нестационарные режимы фильтрационного горения // Физика горения и взрыва. 2010. Т. 46. № 4. С. 3–12.
  18. Какуткина Н.А. Некоторые аспекты устойчивости горения газа в пористых средах // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. № 4. С. 39–49.
  19. Кришеник П.М., Шкадинский К.Г. Одномерная модель стационарного фронта фильтрационного горения // Хим. физика. 2010. Т. 29. № 7. С. 22–26.
  20. Кришеник П.М., Рогачев С.А., Шкадинский К.Г. Фильтрационное горение пористого состава в многокомпонентной газовой среде // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 3. С. 52–61. https://doi.org/10.7868/S0207401X1403008X
  21. Lutsenko N.A., Sorokova S.N. Numerical comparison of heterogeneous combustion waves in horizontal and vertical porous objects under free convection // Adv. Mater. Res. 2014. V. 880. P. 109–114. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.880.109
  22. Салганский Е.А., Фурсов В.П., Глазов С.В., Салганская М.В., Манелис Г.Б. Модель воздушной газификации твердого горючего в фильтрационном режиме // Физика горения и взрыва. 2003. Т. 39. № 1. С. 44–50.
  23. Салганский Е.А., Фурсов В.П., Глазов С.В., Салганская М.В., Манелис Г.Б. Модель паровоздушной газификации твердого горючего в фильтрационном режиме // Физика горения и взрыва. 2006. Т. 42. № 1. С. 65–72.
  24. Салганский Е.А., Кислов В.М., Глазов С.В., Желудев А.Ф., Манелис Г.Б. Фильтрационное горение системы углерод-инертный материал в режиме со сверхадиабатическим разогревом // Физика горения и взрыва. 2008. Т. 44. № 3. С. 30–38.
  25. Амелин И.И., Салганский Е.А., Волкова Н.Н., Желудев А.Ф., Алексеев А.П., Полианчик Е.В., Манелис Г.Б. Область существования стационарной волны фильтрационного горения в шихте с малым содержанием углерода // Изв. РАН. Сер. хим. 2011. № 6. С. 1125–1132.
  26. Альтман И.С., Вовчук Я.И. О тепловом режиме парофазно горящей частицы магния // Физика горения и взрыва. 2000. Т. 36. № 2. С. 74–76.
  27. Костин С.В., Кришеник П.М., Озерковская Н.И., Фирсов А.Н., Шкадинский К.Г. Ячеистые режимы фильтрационного горения пористого слоя // Физика горения и взрыва. 2012. Т. 48. № 1. С. 3–13.
  28. Кришеник П.М., Костин С.В., Озерковская Н.И., Шкадинский К.Г. Теоретическое и экспериментальное исследование ячеистых режимов фильтрационного горения цилиндрических систем // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 2. C. 45–51. https://doi.org/10.1134/S0207401X19020092
  29. Пурмохаммад Я., Сабзпушани М. Влияние скорости деформации, размера частиц и коэффициента избытка горючего на горение в противотоках смеси воздуха и микрочастиц алюминия // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54. № 6. С. 59–67. https://doi.org/10.15372/FGV20180607
  30. Франк-Каменецкий Д.А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. Долгопрудный: Интеллект, 2008. 408 с.
  31. Пряхин Д.А., Буланов А.Д., Балабанов В.В., Степанов В.М. Вириальное уравнение состояния тетрафторида кремния // Журн. физ. химии. 2000. Т. 74. № 12. С. 2265–2268.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».