Diversity of multi-scale organization of air soot nanoparticles

• Autorzy: Pawlyta M. , Rouzaud J.-N. , Duber S.

Warianty tytułu

PL

Zróżnicowanie struktury cząstek sadzy atmosferycznej na różnych poziomach ich organizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The multiscale organization (structure, micro texture, texture) of air soot , nanoparticles is investigated in the present study. Samples of soot were I taken from the centres of industrialized cites in Upper Silesia, Poland. Large diversity of multi-scale organization, especially at the nanoscale, , was found. First, soots are different in the shape of the aggregates. They could be characterised by loose, open nature and could be described by low mass fractal dimension or they could have compact aggregate structure and higher mass fractal dimension. The shape and size of primary soot particles are also quite dissimilar: spherical and large or irregular, wrinkled and small. Air soot microtextures appear quite diverse. Part of them is perfectly ordered: the concentric microtexture is well developed. Poly-aromatic planes are rather long (up to 3 nm), very regular and concentrically arranged. But it is possible to find dissimilar arrangements: some particles are definitely less ordered: they contain numerous rather short (less than 1 nm) distorted layers, weakly stacked, and the microtexture is not concentric, responsible for irregular particle surface. On the basis of : knowledge obtained from industrial carbon blacks we know that it is strong relationship between nanostructurc and optical and reactivity properties. Because diversity in air soot structure is so significant, that such relationships could be of great practical importance for environmental applications and should be took into consideration in global warming analysis.

PL

Przestawiono wyniki badań wieioskalowej organizacji (struktura, mikro-tekstura, tekstura) próbek sadz atmosferycznych pochodzących z uprzemysłowionych obszarów Górnego Śląska. Przeprowadzone badania potwierdziły duże zróżnicowanie struktury sadz atmosferycznych. Różnice dotyczą kształtu agregatów. Można znaleźć zarówno agregaty o luźnej, otwartej strukturze, jak i agregaty o zwartej, kompaktowej budowie. Od-miennyjest również kształt i wielkość cząstek pierwotnych: mogą być one duże i kuliste lub drobne i nieregularnego kształtu. Podobnie zróżnicowana jest wewnętrzna organizacja cząstek pierwotnych. Cześć z nich posiada dobrze rozwiniętą koncentryczną mikroteksturę. Płaszczyzny aromatyczne są stosunkowo długie i ułożone w bardzo regularny sposób. W innych cząstkach płaszczyzny aromatyczne są zdecydowanie gorzej uporządkowane: są krótkie i chaotycznie ułożone, a ich powierzchnia zewnętrzna jest nieregularna. Dzięki badaniom sadz technicznych wiadomo, że struktura sadzy ma bezpośredni związek z ich właściwościami optycznymi i termicznymi. Ponieważ zaobserwowane różnice struktury sadz atmosferycznych są znaczne, więc opisywane zależności mogą mieć ogromne znaczenie praktyczne i powinny być brane pod uwagę w analizach dotyczących globalnego ocieplenia.

Słowa kluczowe

EN

soot; transmission electron microscopy; climate changes; greenhouse gases efect

PL

sadza; mikroskopia elektronowa transmisyjna; zmiany klimatu; efekt cieplarniany

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2005
• Tom: Nr 4
• Strony: 269--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Pawlyta M.

• University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Sosnowiec

autor

Rouzaud J.-N.

• Laboratoire de Gèologie, Ecole Normale Supèrieure, Paris

autor

Duber S.

• University of Silesia, Faculty of Earth Sciences, Sosnowiec

Bibliografia

• 1. Wang C., A modeling study on the climate impacts of black carbon aerosols. Journal of Geophysical Research, 2004, vol. 109, D03106, doi: 10.1029/2003JD004084.
• 2. Hansen J., Sato M., Ruedy R., Lads A., Oinas V., Global warming in the twenty-first century: An alternative scenario. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998, vol. 97, p. 9875.
• 3. Jacobson M, Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols. Nature, 2001, vol. 409, p. 695.
• 4. Bockhorn H., Soot Formation in Combustion. Mechanisms and models. Chemical Physics 59, 1994. Springer-Verlag.
• 5. Duber S., Rouzaud J.N., Pawlyta M, Wistuba H., Ptak B., Multi-scale organization and oxy-reactivity of engine soot-like black carbons. Proc. French-Polish Seminar Carbonaceous and Catalytic Materials for Environment, Zakopane, 2004, s. 125.
• 6. Bushell G.C.Jan Y.D., Woodfield D., Raper J., Amal R., On techniques for the measurement of the mass fractal dimension of aggregates. Advances in Colloid and Interface Science, 2002, vol. 95, pp. 1-50.
• 7. Heidenreich RD, Hess WM, Ban LL., A test object and criteria for high resolution electron microscopy. J Appl Cryst., 1968, vol. 1, pp. 1-19.
• 8. Oberlin A., High-resolution TEM studies of carbonization, in: Chemistry and Physics of Carbon (Ed., P.A. Thrower), vol. 22, Marcel Dekker, New York, 1989, pp. 1-145.
• 9. Rouzaud J.-N., Clinard C., Quantitative high-resolution transmission electron microscopy: a promising tool for carbon materials characterization. Fuel Proces. Technol., 2002, vol. 77-78, p. 229.
• 10. Collura S., Chaoui N., Azambre B., Koch A., Vagner C., Finqueneisel G., Zimny T., Heintz O., Krztoń A., Weber J.V., Thermogravimetric, spectroscopic and surface characterizations of diesel soot having different contents of soluble organic fraction. Proc. French-Polish Seminar Carbonaceous and Catalytic Materials for Environment, Zakopane, 2003, s. 199.
• 11. Kaye B.H., Image analysis techniques for characterizing fractal structures. The Fractal Approach to Heterogenous Chemistry. Edited by D.Avnir. John Wiley & Sons Ltd., 1989, p. 55.