Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ SF6 В ПОРАХ ЦЕОЛИТОВ МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ

Работа №130128

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

физика

Объем работы41
Год сдачи2017
Стоимость4855 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
26
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


1.Введение
2. Литературный обзор
2.1. Динамический и статический эффекты
2.2. Латеральные взаимодействия высокосимметричных молекул
2.3. Гексафторид серы
2.4. Трёхфтористый азот
2.5. Одновременные колебательные переходы
3. Техника эксперимента
3.1. Низкотемпературная кювета
3.2. Приготовление образцов
3.3. Структуры адсорбентов
4. Экспериментальные результаты
4.1. Газообразный SF6
4.2. Деалюминированный фожазит (FAU)
4.3. MCM-41
4.4. SiO2-аэросил
4.5. Силикалит
4.6. Адсорбция NF3 на ZnO
4.7. Совместная адсорбция SF6и NF3
4.7.1 ZnO
4.7.2 HY цеолит
5. Обсуждение результатов
6. Выводы
7. Литература

Всякое колебание свободной молекулы характеризуется своей частотой, но в процессе адсорбции на поверхности, вследствие различных взаимодействий молекула может претерпевать изменения, что влияет на частоты её колебаний. Для изучения взаимодействий, происходящих во время адсорбции на различных поверхностях, превосходно подходит метод инфракрасной спектроскопии.
При исследовании процессов адсорбции на поверхности твердого тела уделяют внимание изменениям частот колебаний молекул или поверхностных функциональных групп, на которых происходит адсорбция. Обычно эти изменения связывают с адсорбционными взаимодействиями молекулы с самим твёрдым телом, но изменения также происходят из-за взаимодействия адсорбированных молекул между собой, которые принято называть латеральными, сильно зависящие от покрытия. Анализ спектральных проявлений этих взаимодействий может дать принципиально новую информацию о процессах диссипации колебательной энергии, а также свойствах поверхности, влияющих на её свойства при катализе.
При изучении латеральных взаимодействий рассматривают статический и динамический эффекты. Их влияние на колебательную систему можно наблюдать как изменения, происходящие в инфракрасных спектрах. Вследствие адсорбции каждой молекулы происходит перераспределение электронной плотности вблизи поверхности, что влияет на уже адсорбированные молекулы, этот эффект называют статическим. Резонанс колебаний одинаковых осцилляторов, называют динамическим взаимодействием. И те, и другие взаимодействия могут наблюдаться в спектрах, как видоизменение частот полос и их контуров. Для описания механизма формирования спектральных контуров полос из-за динамический взаимодействий, зачастую используют механизм резонансных дипольдипольных (РДД) взаимодействий [1]–[5].
Целью данной работы было зарегистрировать, исследовать и интерпретировать инфракрасные спектры поглощения молекул гексафторида серы (SF6) адсорбированных на поверхностях цеолитов (деалюминированный фожазит, силикалит-1, HY-цеолит), мезопористой структуре MCM-41 и аэросиле (SiO2). Проследить влияние латеральных взаимодействий на формирование контуров полос адсорбированных молекул SF6, для поверхностей одного состава (SiO2), но различной геометрии. Возможность латеральных взаимодействий между SF6 и NF3 коадсорбированными на одной поверхности (ZnO, силикалит-1, HY-цеолит, аэросил), ставилась как ещё одна задача для изучения.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Исследованы ИК спектры SF6, адсорбированного на нескольких модификациях SiO2: деалюминированный фожазит, HY-цеолит, MCM-41, силикалит-1 и аэросил. Получены температурные зависимости в интервале от 55K до 300K и зависимости от покрытия.
2. Показано что формы контуров полос поглощения адсорбированных молекул чувствительны к геометрии адсорбента, которая задаёт структуру адсорбированного слоя.
3. Применение изотопного замещения подтвердило, что сложный контур полосы ν3 адсорбированных молекул SF6 на поверхности деалюминированного фожазита объясняется динамическим взаимодействием.
4. Обнаружен эффект резкого изменения спектра адсорбированных молекул SF6 на поверхности аэросила при понижении температуры от 77K до 55K, что связано с локализацией молекул на силанольных группах. При адсорбции на силикалите происходит также низкотемпературный эффект, который связан с формированием кластеров в каналах силикалита.
5. При наблюдении спектров совместной адсорбции SF6 и NF3 на поверхности ZnO и цеолита HY обнаружены полосы поглощения, которых нет при их раздельной адсорбции, что можно интерпретировать как результат РДД взаимодействия между этими молекулами.
6. Для проведённых экспериментов по совместной адсорбции SF6 и NF3 одновременных колебательных переходов наблюдать не удалось


r
interactions for carbon monoxide chemisorbed on platinum,” Spectrochim. Acta, vol. 21, no.
7, pp. 1295–1309, 1965.
[2] M. Gilbert and M. Drifford, “The Raman spectra of liquid and plastic CF4 and transition
dipole–transition dipole interaction,” J. Chem. Phys., vol. 66, no. 7, p. 3205, 1977.
[3] T. A. Beu and K. Takeuchi, “Structure and IR‐ spectrum calculations for small SF6 clusters,”
J. Chem. Phys., vol. 103, no. 15, pp. 6394–6413, 1995.
[4] A. P. Burtsev, T. D. Kolomiitsova, D. A. Riabinina, and D. N. Shchepkin, “Spectroscopic
study of nearest-neighbor pairs (‘ dimers ’) of solute molecules SF6 in liquefied buffer gas .,”
vol. 4063, no. 1, pp. 193–197, 2000.
[5] А.Н.Добротворская, “Проявление резонансного диполь – дипольного взаимодействия в
колебательных спектрах низкотемпературных молекулярных систем,” Диссертации на
соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, 2011.
[6] R. P. Eischens, S. A. Francis, and W. A. Pliskin, “The Effect of Surface Coverage on the
Spectra of Chemisorbed CO,” J. Phys. Chem., vol. 60, no. 2, pp. 194–201, 1956.
[7] N. S. Hush and M. L. Williams, “Carbon monoxide bond length, force constant and infrared
intensity variations in strong electric fields: Valence-shell calculations, with applications to
properties of adsorbed and complexed CO,” J. Mol. Spectrosc., vol. 50, no. 1–3, pp. 349–
368, 1974.
[8] F. Boccuzzi, E. Borello, A. Zecchina, A. Bossi, and M. Camia, “Infrared study of ZnO
surface properties. I. Hydrogen and deuterium chemisorption at room temperature,” J. Catal.,
vol. 51, no. 2, pp. 150–159, 1978.
[9] H. Pfnür, D. Menzel, F. M. Hoffmann, A. Ortega, and A. M. Bradshaw, “High resolution
vibrational spectroscopy of CO on Ru(001): The importance of lateral interactions,” Surf.
Sci., vol. 93, no. 2–3, pp. 431–452, 1980.
[10] J. C. Lavalley, J. Saussey, and T. Raïs, “Infrared study of the interaction between CO and H2
on ZnO: Mechanism and sites of formation of formyl species,” J. Mol. Catal., vol. 17, no. 2–
3, pp. 289–298, 1982.39
[11] F. Hoffmann, “Infrared reflection-absorption spectroscopy of adsorbed molecules,” Surf. Sci.
Rep., vol. 3, no. 2–3, p. 107, 1983.
[12] L. A. Denisenko, A. A. Tsyganenko, and V. N. Filimonov, “Infrared study of the interaction
between adsorbed molecules in the CO/ZnO system,” React. Kinet. Catal. Lett., vol. 25, no.
1–2, pp. 23–26, 1984.
[13] А. А. Ц. С.М. Зверев, Л.А. Денисенко, “Спектральные проявления латеральных
взаимодействий между молекулами, адсорбированными на поверхности оксидов,”
Успехи фотоники, вып. 9, сс. 96–125, 1987.
[14] А. А. Цыганенко, “ИК-Спектроскопия поверхности оксидов,” Диссертация на
соискание ученой степени доктора физико-математических наук, 2000.
[15] G. D. Mahan and A. A. Lucas, “Collective vibrational modes of adsorbed CO,” J. Chem.
Phys., vol. 68, no. 4, pp. 1344–1348, 1978.
[16] M. Scheffler, “The influence of lateral interactions on the vibrational spectrum of adsorbed
CO,” Surf. Sci., vol. 81, no. 2, pp. 562–570, 1979.
[17] Д. Кинг, “Сдвиги частот колебаний в хемосорбированных системах, обусловленные
межмолекулярным взаимодействием. Определение структуры островковых пленок CO
на поверхностях (001 ) Pt и (1 1 1 ) Pt,” Физика поверхности колебательная
спектроскопия адсорбатов, Москва, Под ред. Р.Уиллиса, сс. 237–243, 1984.
[18] G. CHIOTTI, F. BOCCUZZI, and R. SCALA, “Infrared Study of ZnO Surface
Properties:CO Adsorption and CO/D2 Interaction at 77 K,” J. Catal., vol. 159, pp. 150–159,
1978.
[19] M. Gilbert, P. Nectoux, and M. Drifford, “The Raman spectrum of NF3: Coriolis coupling
and transition dipole interaction in the liquid,” J. Chem. Phys., vol. 68, no. 2, pp. 679–691,
1978.
[20] T. D. Kolomiitsova, A. P. Burtsev, V. G. Fedoseev, and D. N. Shchepkin, “Manifestation of
interaction of the transition dipole moments in IR spectra of low-temperature liquids and
solutions in liquefied noble gases,” Chem. Phys., vol. 238, no. 2, pp. 315–327, 1998.40
[21] A. N. Cherevatova, V. N. Bocharov, T. D. Kolomiitsova, D. N. Shchepkin, and K. G.
Tokhadze, “Study of cluster formation in low-temperature systems. Spectral manifestation of
resonance dipole-dipole interactions between nondipole polyatomic molecules,” Low Temp.
Phys., vol. 36, no. 5, pp. 439–447, 2010.
[22] W. L. Yim, O. Byl, J. T. Yates, and J. K. Johnson, “Dimensional effects on the LO-TO
splitting in CF4: First-principles and infrared absorption studies,” J. Am. Chem. Soc., vol.
127, no. 9, pp. 3198–3206, 2005.
[23] A. N. Dobrotvorskaia, T. D. Kolomiitsova, S. N. Petrov, D. N. Shchepkin, K. S. Smirnov,
and A. A. Tsyganenko, “Effect of resonance dipole-dipole interaction on spectra of adsorbed
SF6 molecules,” Spectrochim. Acta - Part A Mol. Biomol. Spectrosc., vol. 148, pp. 271–279,
2015.
[24] D. S. Andrianov, A. N. Cherevatova, T. D. Kolomiitsova, and D. N. Shchepkin, “Modeling
of band shapes in the low-temperature molecular liquid spectra affected by resonance dipoledipole interaction,” Chem. Phys., vol. 364, no. 1–3, pp. 69–75, 2009.
[25] T. D. Kolomiitsova, V. A. Kondaurov, E. V Sedelkova, and D. N. Shchepkin, “Isotope
Effects in the Vibrational Spectrum of the SF 6 Molecule,” Opt. Spectrosc. (English Transl.
Opt. i Spektrosk., vol. 92, no. 4, pp. 512–516, 2002.
[26] D. Grunski et al., “Influence of contaminations on the performance of thin-film silicon solar
cells prepared after in situ reactor plasma cleaning,” Thin Solid Films, vol. 516, no. 14, pp.
4639–4644, 2008.
[27] C. S. Willett and D. M. Litynski, “Power increase of N 2 uv and ir lasers by addition of SF 6,”
Appl. Phys. Lett., vol. 26, no. 3, pp. 118–120, 1975.
[28] N. Lassau, L. Chami, B. Benatsou, P. Peronneau, and A. Roche, “Dynamic contrastenhanced ultrasonography (DCE-US) with quantification of tumor perfusion: A new
diagnostic tool to evaluate the early effects of antiangiogenic treatment,” Eur. Radiol. Suppl.,
vol. 17,no. 6, pp. 89–98, 2007.
[29] L. M. Sverdlov, M. A. Kovner, and E. P. Krainov, Vibrational spectra of polyatomic
molecules. Wiley, New York, 1974.41
[30] G. D. Stancu, N. Lang, J. Röpcke, M. Reinicke, A. Steinbach, and S. Wege, “In Situ
Monitoring of Silicon Plasma Etching Using a Quantum Cascade Laser Arrangement,”
Chem. Vap. Depos., vol. 13, no. 6–7, pp. 351–360, 2007.
[31] A. A. Smirnov, K. S.; Nikolskaya, M. A.; Tsyganenko, “Simultaneous vibrational transitions
of simple molecules adsorbed on the hydroxyl groups of an SiO2 surface,” Opt. Spectrosc.,
vol. 62, no. 6, pp. 743–747, 1987.
[32] V. N. Bocharov, A. P. Burtsev, E. V. Dubrovskaya, T. D. Kolomiitsova, and D. N.
Shchepkin, “Observation of simultaneous ν1(SF6) + ν3(NF3) and ν2(SF6) + ν3(NF3)
transitions enhanced by the resonance dipole-dipole interaction with the ν1 + ν3 and ν2 + ν3
states of the SF6 molecule,” Opt. Spectrosc., vol. 108, no. 4, pp. 533–543, 2010.
[33] M. A. Babaeva, D. S. Bystrov, A. Y. Kovalgin, and A. A. Tsyganenko, “CO interaction with
the surface of thermally activated CaO and MgO,” J. Catal., vol. 123, no. 2, pp. 396–416,
1990

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.