ЭПР-спектроскопический анализ рисовой шелухи

Результаты ЭПР-спектроскопии показали, что исходный образец рисовой шелухи обладает следующими параметрами: концентрация свободных радикалов (КСР) N = 2,6*10¹⁶ спин/г, ширина линий ЭПР DH = 6,9 Эрстеда и g-фактор составлял 2,0035.

Рисунок 11 – Влияние температуры процесса на концентрацию свободных радикалов

Как следует из рисунка 11, при температуре карбонизации 350 °C начинается резкий рост концентрации свободнорадикальных состояний. Величина КСР при этой температуре возросла на два порядка, а DH сузилась до значения 6,7 Эрстеда (рис. 12). В ходе дальнейшего роста температуры значение КСР продолжает расти и достигает первого максимума при 400°C N = 6,4*10¹⁸ спин/г, величины DH и g-фактор при этом достигают значения 6,9 Эрстеда и 2,0032, соответственно. При температуре карбонизации 450 °Cнаблюдается малый минимум значения КСР N = 4*10¹⁸ спин/г (рис. 11). Однако при увеличении температуры ещё на 50°C происходят неожиданно резкие изменения ЭПР-спектра: концентрация свободных радикалов возрастает в 30 раз, достигая второго максимума, а g-фактор уменьшается со значения 2,0032 до 2,0025. Ширина линии спектра при этой температуре падает от 5,8 Эрстеда (450 °C) до 5,2 Эрстеда. В дальнейшем, КСР постепенно уменьшается, достигая величины N = 1·10¹⁷ спин/г при температуре 850 °C. Значение g-фактора увеличивается до 2,0026 при температуре 500 °C, а затем выходит на плато, имея величину 2,0025, за исключением температуры 650 °C, где уменьшается до 2,0023, но затем опять повышается до значения 2,0025. Ширина линии DH постепенно уменьшается до 2,7 Эрстеда (850 °C). Однако в интервале температур 550-650 °C наблюдается переход «максимум-минимум» со следующими значениями DH: 550 °C – 5,3 Эрстеда, 600 °C – 4,0 Эрстеда, 650°C – 4,6 Эрстеда.

Рисунок 12 – Зависимости ширины линии ЭПР образцов РШ от температуры карбонизации

Было предположено, что при температурах, соответствующих минимумам концентрации свободнорадикальных состояний, происходит образование различных углеродных наноструктур. Дело в том, что такие наноструктуры обладают диамагнитными свойствами. Это должно приводить к резкому падению интенсивности сигнала ЭПР. По-видимому, с повышением температуры происходит разрушение наноструктур, что ведет к появлению максимума на концентрационной зависимости. При дальнейшем увеличении температуры вновь происходит образование наноструктур, более «качественных».