Влияние массового и размерного эффектов кремния на процесс радиолиза воды, протекающего в системе Si+H₂O под воздействием гамма-квантов

Abstract

Определен радиационно-химический выход молекулярного водорода, полученного под воздействием гамма-квантов ( ⁶⁰Co, P = 22 рад/с, T =300K) на воду в жидком состоянии постоянного объема (V = 5 мл) в процессе радиолиза при изменении массы (m = 0,01; 0,02; 0.06 и 0,12 г) и размеров частиц кремния (d = 50, 100 и 300...500 нм). Выявлено, что количество, скорость накопления и радиационно-химический выход молекулярного водорода, полученного в процессе радиолиза воды, растут прямо пропорционально массе кремния, добавленного в воду (при значениях mSi < 0,02 г), а после определенного массового значения (mSi > 0,02 г) наблюдается замедление роста в зависимости от размеров частиц. В системе Si+H₂O при размерах частиц кремния d = 50, 100 и 300...500 нм максимальный радиационно-химический выход молекулярного водорода равен 10,9; 8,07 и 5,24 молекул/100 эВ соответственно. Предложен механизм, объясняющий полученные результаты.

Визначено радіаційно-хімічний вихід молекулярного водню, отриманого під впливом гамма-квантів ( ⁶⁰Co, P = 22 рад/с, T = 300 K) на воду в рідкому стані постійного обсягу (V = 5 мл) у процесі радіолізу при зміні маси (m = 0,01; 0,02; 0,06 і 0,12 г) і розмірів частинок кремнію (d = 50, 100 і 300...500 нм). Виявлено, що кількість, швидкість накопичення і радіаційно-хімічний вихід молекулярного водню, отриманого в процесі радіолізу води, ростуть прямо пропорційно масі кремнію, доданого у воду (при значеннях mSi < 0,02 г), а після певного масового значення (mSi > 0,02 г) спостерігається стаціонарна область у залежності від розмірів частинок. У системі Si+Н₂О при розмірах частинок кремнію d = 50, 100 і 300...500 нм максимальний радіаційно-хімічний вихід молекулярного водню дорівнює 10,9; 8,07 і 5,24 молекул/100 еВ відповідно. Запропоновано механізм, що пояснює отримані результати.

The radiation-chemical yield of the molecular hydrogen received under the influence of gamma quanta (⁶⁰Co, P =22 Rad/s, T = 300 K) to liquid water of constant volume (V = 5 ml) in the process of a radiolysis of water at change of weight (m = 0.01; 0.02; 0.06, and 0.12 g) and sizes of silicon particles (d = 50, 100, and 300…500 nm) is defined. It has been revealed that at increase in mass of the silicon added to water the radiation-chemical yield of the molecular hydrogen received in the process of a water radiolysis grows in direct ratio (m < 0.02 g) and depending on the sizes of particles after a certain mass value (m>0.02 g) the slowing of growth rate is observed. In the Si+H₂O system the maximum radiation-chemical yield of molecular hydrogen is equal to 10.9; 8.07, and 5.24 molecules/100 eV at the sizes of silicon particles d = 50, 100, and 300…500 nm respectively. The mechanism explaining the received results is offered.