📄Работа №139692
Тема: Синтез минерально-углеродных сорбентов с углеродными наноструктурами и исследование их свойств
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
химия
Объем:
105 листов
Год:
2021
Просмотров:
79
4980
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Содержание
Введение 4
1. Литературный обзор 6
1.1. Углеродные нанотрубки 6
1.2. Методы синтеза углеродных нанотрубок 7
1.2.1. Электродуговой синтез 8
1.2.2. Лазерная абляция 10
1.2.3. Плазмоструйный синтез 11
1.2.4. Метод химического осаждения из газовой фазы 13
1.3. Свойства углеродных нанотрубок 17
1.4. Применение углеродных нанотрубок. 18
1.5. Сорбенты в процессах улавливания токсикантов. 19
1.5.1. Сорбенты, используемые в ТФЭ. 23
1.6. Кремнезем 24
1.6.1. Общие сведения о кремнеземе 24
1.6.2. Области применения кремнезема 26
2. Цели и задачи работы 28
3. Экспериментальная часть 29
3.1. Материалы исследования 29
3.2. Методики синтеза и методы исследования образцов 33
3.2.1. Методика приготовления композиционных сорбентов, содержащих углеродные нанотрубки на поверхности кремнезема 33
3.2.2. Методика синтеза углеродных нанотрубок на образцах кремнезема, модифицированных ионами кобальта 34
3.2.3. Методика синтеза композитных материалов, содержащих углеродные нанотрубки в кремнеземной матрице 36
3.3. Синтез сорбентов на основе порохрома-3 39
3.3.1. Модифицирование поверхности порохрома-3 пироуглеродом. 39
3.4. Синтез ванадиоксидных слоев на порохроме-3 методом молекулярного наслаивания 39
3.5. Определение содержания ванадия на поверхности порохрома-3 40
3.6. Методика исследования сорбционных свойств композитов. 41
3.7. Определение удельной поверхности методом Клячко-Гурвича. 44
3.8. Термогравиметрический анализ 45
3.9. Методика исследования морфологии поверхности 45
3.10. Методика исследования пористой структуры 46
3.11. Атомно-абсорбционный анализ 48
4. Результаты исследования и их обсуждение 49
4.1. Исследование морфологии поверхности композитов 49
4.2 Исследование композитов термогравиметрическим методом 62
4.3 Исследование пористой структуры композитов 70
4.4. Исследования сорбционных свойств композитов. 82
Основные результаты работы 90
Список литературы 92
Введение 4
1. Литературный обзор 6
1.1. Углеродные нанотрубки 6
1.2. Методы синтеза углеродных нанотрубок 7
1.2.1. Электродуговой синтез 8
1.2.2. Лазерная абляция 10
1.2.3. Плазмоструйный синтез 11
1.2.4. Метод химического осаждения из газовой фазы 13
1.3. Свойства углеродных нанотрубок 17
1.4. Применение углеродных нанотрубок. 18
1.5. Сорбенты в процессах улавливания токсикантов. 19
1.5.1. Сорбенты, используемые в ТФЭ. 23
1.6. Кремнезем 24
1.6.1. Общие сведения о кремнеземе 24
1.6.2. Области применения кремнезема 26
2. Цели и задачи работы 28
3. Экспериментальная часть 29
3.1. Материалы исследования 29
3.2. Методики синтеза и методы исследования образцов 33
3.2.1. Методика приготовления композиционных сорбентов, содержащих углеродные нанотрубки на поверхности кремнезема 33
3.2.2. Методика синтеза углеродных нанотрубок на образцах кремнезема, модифицированных ионами кобальта 34
3.2.3. Методика синтеза композитных материалов, содержащих углеродные нанотрубки в кремнеземной матрице 36
3.3. Синтез сорбентов на основе порохрома-3 39
3.3.1. Модифицирование поверхности порохрома-3 пироуглеродом. 39
3.4. Синтез ванадиоксидных слоев на порохроме-3 методом молекулярного наслаивания 39
3.5. Определение содержания ванадия на поверхности порохрома-3 40
3.6. Методика исследования сорбционных свойств композитов. 41
3.7. Определение удельной поверхности методом Клячко-Гурвича. 44
3.8. Термогравиметрический анализ 45
3.9. Методика исследования морфологии поверхности 45
3.10. Методика исследования пористой структуры 46
3.11. Атомно-абсорбционный анализ 48
4. Результаты исследования и их обсуждение 49
4.1. Исследование морфологии поверхности композитов 49
4.2 Исследование композитов термогравиметрическим методом 62
4.3 Исследование пористой структуры композитов 70
4.4. Исследования сорбционных свойств композитов. 82
Основные результаты работы 90
Список литературы 92
📖 Введение
В настоящие время композиты, содержащие углеродные наноструктуры широко используются в различных областях науки и техники. В частности, композиты на основе углеродных нанотрубок применяются в сорбционных процессах и служат в качестве хроматографических материалов [1].
За прошедшее время с момента открытия углеродных нанотрубок (УНТ) технология их получения усовершенствовалась, появились новые методы синтеза. Это помогло существенно снизить стоимость и расширить области применения углеродных нанотрубок и композитов на их основе.
Углеродные нанотрубки сочетают высокую поверхность с высокой эффективностью массообмена, что выгодно отличает их от активных углей. Однако многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) при их практическом использовании в сорбционных процессах и хроматографии нуждаются в компактировании, что связано с их высокой дисперсностью. В связи с этим актуальным является создание новых композиционных материалов на основе нанотрубок. В хроматографических методах сорбционных технологий в от-дельных случаях целесообразно использование композитов, обладающих размерной стабильностью и сохраняющие сорбционные свойства самих УНТ.
Одним из распространенных неорганических материалов, которые можно использовать для создания таких композитов, является кремнезем. Кремнезем широко используется как носитель катализаторов благодаря высокой термической устойчивостью. Нанодисперсный кремнезем аэросил может быть применен в качестве связующего при создании композитов, поскольку легко образует гелеобразные структуры. Эти два фактора определяют возможность создания на основе кремнезема катализаторов для получения нанотрубок и композитов содержащие углеродные нанотрубки.
Целью настоящей работы является создание композиционных сорбентов на основе углеродных нанотрубок и кремнезема и исследование их свойств в процессе улавливания газообразных токсикантов, присутствующих в окружающей среде в низких концентрациях и нуждающихся в концентрировании для их аналитического определения. Для достижения цели решались следующие задачи:
1) Синтез минерально-углеродных сорбентов содержащих углеродные нанотрубки на поверхности кремнезема;
2) Разработка методики синтеза композитов на основе углеродных нанотрубок и кремнезема;
3) Определение пористой структуры, величины поверхности, морфологии поверхности композитов;
4) Исследование сорбционных свойств композитов в процессе улавливания газообразных токсикантов.
За прошедшее время с момента открытия углеродных нанотрубок (УНТ) технология их получения усовершенствовалась, появились новые методы синтеза. Это помогло существенно снизить стоимость и расширить области применения углеродных нанотрубок и композитов на их основе.
Углеродные нанотрубки сочетают высокую поверхность с высокой эффективностью массообмена, что выгодно отличает их от активных углей. Однако многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ) при их практическом использовании в сорбционных процессах и хроматографии нуждаются в компактировании, что связано с их высокой дисперсностью. В связи с этим актуальным является создание новых композиционных материалов на основе нанотрубок. В хроматографических методах сорбционных технологий в от-дельных случаях целесообразно использование композитов, обладающих размерной стабильностью и сохраняющие сорбционные свойства самих УНТ.
Одним из распространенных неорганических материалов, которые можно использовать для создания таких композитов, является кремнезем. Кремнезем широко используется как носитель катализаторов благодаря высокой термической устойчивостью. Нанодисперсный кремнезем аэросил может быть применен в качестве связующего при создании композитов, поскольку легко образует гелеобразные структуры. Эти два фактора определяют возможность создания на основе кремнезема катализаторов для получения нанотрубок и композитов содержащие углеродные нанотрубки.
Целью настоящей работы является создание композиционных сорбентов на основе углеродных нанотрубок и кремнезема и исследование их свойств в процессе улавливания газообразных токсикантов, присутствующих в окружающей среде в низких концентрациях и нуждающихся в концентрировании для их аналитического определения. Для достижения цели решались следующие задачи:
1) Синтез минерально-углеродных сорбентов содержащих углеродные нанотрубки на поверхности кремнезема;
2) Разработка методики синтеза композитов на основе углеродных нанотрубок и кремнезема;
3) Определение пористой структуры, величины поверхности, морфологии поверхности композитов;
4) Исследование сорбционных свойств композитов в процессе улавливания газообразных токсикантов.
✅ Заключение
1. Разработана новая методика синтеза композиционных сорбентов, предназначенных для улавливания токсикантов при анализе газовых сред, основанная на модифицировании поверхности кремнезема (аэро-силогеля-800, аэросилогеля-900, крупнопористого силикагеля) угле-родными нанотрубками.
2. Исследовано влияние природы кремнеземной матрицы на сорбционные свойства композиционных сорбентов в процессе концентрации аналитов. Установлено, что наилучшими сорбционными характеристиками обладает сорбент, содержащий привитые углеродные нанотрубки, полученный на основе аэросилогеля, приготовленного путем гидротермальной обработки при Т=900°С.
3. Разработана новая методика получения сорбентов для улавливания токсикантов при анализе газовых сред, основанная на закреплении углеродных нанотрубок в кремнеземной матрице, полученной золь-гель методом с последующим модифицированием поверхности полученных композитов пироуглеродом;
4. Получен эффективный сорбент путем модифицирования поверхности порохрома-3 оксихлоридом ванадия, с последующим пиролизом пропаргиловым спиртом, предназначенный для улавливания фенола из газовой фазы.
5. Синтезированные минерально-углеродные сорбенты охарактеризованы сканирующей электронной микроскопией, термогравиметрией и сорбционными методами. Установлено присутствие углеродных нанотрубок различной морфологии во всех синтезированных композиционных сорбентах. При этом, наиболее эффективные сорбенты, по данным хроматографического исследования, содержат близкие по размерам угле-родные нанотрубки, что отчетливо видно на микрофотографиях.
2. Исследовано влияние природы кремнеземной матрицы на сорбционные свойства композиционных сорбентов в процессе концентрации аналитов. Установлено, что наилучшими сорбционными характеристиками обладает сорбент, содержащий привитые углеродные нанотрубки, полученный на основе аэросилогеля, приготовленного путем гидротермальной обработки при Т=900°С.
3. Разработана новая методика получения сорбентов для улавливания токсикантов при анализе газовых сред, основанная на закреплении углеродных нанотрубок в кремнеземной матрице, полученной золь-гель методом с последующим модифицированием поверхности полученных композитов пироуглеродом;
4. Получен эффективный сорбент путем модифицирования поверхности порохрома-3 оксихлоридом ванадия, с последующим пиролизом пропаргиловым спиртом, предназначенный для улавливания фенола из газовой фазы.
5. Синтезированные минерально-углеродные сорбенты охарактеризованы сканирующей электронной микроскопией, термогравиметрией и сорбционными методами. Установлено присутствие углеродных нанотрубок различной морфологии во всех синтезированных композиционных сорбентах. При этом, наиболее эффективные сорбенты, по данным хроматографического исследования, содержат близкие по размерам угле-родные нанотрубки, что отчетливо видно на микрофотографиях.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.