📄Работа №196445
Тема: Исследование процессов очистки и функционализации углеродных нанотрубок
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Химия
Объем:
82 листов
Год:
2018
Просмотров:
45
4820
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
Аннотация 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Общие сведения о наноматериалах 11
1.2 Строение углеродных нанотрубок 12
1.3 Свойства углеродных нанотрубок 17
1.4 Очистка углеродных нанотрубок 19
1.5 Функционализация углеродных нанотрубок 21
1.6 Применение углеродных нанотрубок 26
1.7 Растровая электронная микроскопия 27
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1 Синтез углеродных нанотрубок 31
2.2 Очистка УНТ 32
2.2.1 Термообработка 32
2.2.2 Обработка концентрированной соляной кислотой 33
2.2.3 Обработка концентрированной азотной кислотой 34
2.4 Функционализация УНТ 35
2.4.1 Концентрированной азотной кислотой 36
2.4.2 Смесью концентрированных азотной и серной кислот 36
2.4.3 Перманганатом калия в кислой среде 37
2.4.4 Определение степени функционализации обратным кислотно-основным
титрованием 37
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ 40
3.1 Очистка УНТ 40
3.1.1 Термообработка: 40
3.1.2 Обработка кислотами 42
3.2 Функционализация 43
3.3 Результаты растровой электронной микроскопии 45
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ 59
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 60
5.1 Сетевое планирование 60
5.2 Расчет затрат на проведение НИР 67
6 БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
6.1 Общая характеристика научно-исследовательской лаборатории 72
6.2 Состав вредных и опасных факторов 73
6.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 73
6.3.1 Охрана труда при работе в химической лаборатории 73
6.3.2 Вредные вещества 75
6.3.3 Вентиляция 76
6.3.4 Освещенность 77
6.3.5 Шум 79
6.3.6 Электробезопасность 80
6.3.7 Пожарная безопасность 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Общие сведения о наноматериалах 11
1.2 Строение углеродных нанотрубок 12
1.3 Свойства углеродных нанотрубок 17
1.4 Очистка углеродных нанотрубок 19
1.5 Функционализация углеродных нанотрубок 21
1.6 Применение углеродных нанотрубок 26
1.7 Растровая электронная микроскопия 27
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 31
2.1 Синтез углеродных нанотрубок 31
2.2 Очистка УНТ 32
2.2.1 Термообработка 32
2.2.2 Обработка концентрированной соляной кислотой 33
2.2.3 Обработка концентрированной азотной кислотой 34
2.4 Функционализация УНТ 35
2.4.1 Концентрированной азотной кислотой 36
2.4.2 Смесью концентрированных азотной и серной кислот 36
2.4.3 Перманганатом калия в кислой среде 37
2.4.4 Определение степени функционализации обратным кислотно-основным
титрованием 37
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ 40
3.1 Очистка УНТ 40
3.1.1 Термообработка: 40
3.1.2 Обработка кислотами 42
3.2 Функционализация 43
3.3 Результаты растровой электронной микроскопии 45
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ 59
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 60
5.1 Сетевое планирование 60
5.2 Расчет затрат на проведение НИР 67
6 БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
6.1 Общая характеристика научно-исследовательской лаборатории 72
6.2 Состав вредных и опасных факторов 73
6.3 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда 73
6.3.1 Охрана труда при работе в химической лаборатории 73
6.3.2 Вредные вещества 75
6.3.3 Вентиляция 76
6.3.4 Освещенность 77
6.3.5 Шум 79
6.3.6 Электробезопасность 80
6.3.7 Пожарная безопасность 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 85
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе проведено комплексное исследование процессов очистки и функционализации углеродных нанотрубок (УНТ), синтезированных методом каталитического пиролиза ацетилена. Актуальность исследования обусловлена необходимостью эффективного введения УНТ в полимерные матрицы для создания композиционных материалов с улучшенными механическими и функциональными свойствами, что требует обеспечения высокой чистоты и хорошей диспергируемости нанотрубок. В ходе работы были систематизированы и практически апробированы методы очистки, включая термообработку и обработку минеральными кислотами, а также методы функционализации с использованием концентрированной азотной кислоты, её смеси с серной кислотой и перманганата калия в кислой среде. Основные результаты заключаются в подборе оптимальных методик, подтверждении их эффективности с помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) и определении степени функционализации полученных материалов. Научная значимость работы состоит в углублении понимания взаимосвязи между условиями химической обработки и свойствами модифицированных УНТ, в то время как практическая ценность заключается в разработке конкретных протоколов, применимых для дальнейших исследований в лаборатории кафедры. Теоретическая база исследования опирается на фундаментальные работы таких авторов, как А.В. Елецкий, изучавший механические свойства углеродных наноструктур, Т.П. Дьячкова и А.Г. Ткачев, подробно описавшие методы функционализации, а также Э.Г. Раков, осветивший вопросы синтеза и применения нанотрубок и фуллеренов.
📖 Введение
Нанотрубки находят все большее количество применений из-за своих уникальных свойств как в чистом виде, так и в составе композитов. Например, они обладают огромным продольным модулем Юнга 1...5 ТПа [1, 2] (для примера у стали около 200 ГПа [3]), но невысоким поперечным 3.40 ГПа, изгибная прочность около 14 ГПа (в 15 раз больше чем у графитовых нитей), модуль торсионного сдвига около 400 Гпа [2] у них сильно выражен капиллярный эффект, могут обладать как металлической, так и полупроводниковой проводимостью [4] и другие. Как в том, так и в другом случае в них должно быть минимальное количество примесей.
В лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ ведутся исследования по модифицированию полимер-углеродных композитов углеродными нанотрубками, синтезируемыми на лабораторной установке каталитическим пиролизом ацетилена. Изучение литературных данных показывает, что для лучшего распределения УНТ в матрице их следует функционализировать [4-9]. Поэтому целью выпускной квалификационной работы является исследование процессов очистки и функционализации углеродных нанотрубок, полученных в лаборатории кафедры. Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
- изучить литературу, о методах синтеза, структуре и свойствах углеродных нанотрубок, а также способах их очистки и функционализации и выбрать нескольких перспективных способов для практического изучения;
- произвести анализ вредных и опасных факторов, разработать ряд мероприятий для защиты от этих факторов;
- освоить методику и синтезировать пиролизом ацетилена углеродный депозит, содержащий нанотрубки; в рамках поставленной задачи подготовить и нанести на подложку катализатор для пиролиза ацетилена;
- с учетом литературных данных разработать методики и план эксперимента по очистке и функционализации УНТ; выполнить операции очистки и функционализации приготовленных образцов;
- исследовать структурно-морфологические характеристики нативных и обработанных образцов углеродного депозита методом растровой электронной микроскопии;
- исследовать эффективность проведенной функционализации углеродного депозита (УНТ) методом обратного кислотно-основного титрования;
- рассчитать затраты на проведение исследований.
Результаты работы рекомендуется использовать для дальнейшего исследования УНТ и способов их введения в различные композиции в лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ.
В лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ ведутся исследования по модифицированию полимер-углеродных композитов углеродными нанотрубками, синтезируемыми на лабораторной установке каталитическим пиролизом ацетилена. Изучение литературных данных показывает, что для лучшего распределения УНТ в матрице их следует функционализировать [4-9]. Поэтому целью выпускной квалификационной работы является исследование процессов очистки и функционализации углеродных нанотрубок, полученных в лаборатории кафедры. Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:
- изучить литературу, о методах синтеза, структуре и свойствах углеродных нанотрубок, а также способах их очистки и функционализации и выбрать нескольких перспективных способов для практического изучения;
- произвести анализ вредных и опасных факторов, разработать ряд мероприятий для защиты от этих факторов;
- освоить методику и синтезировать пиролизом ацетилена углеродный депозит, содержащий нанотрубки; в рамках поставленной задачи подготовить и нанести на подложку катализатор для пиролиза ацетилена;
- с учетом литературных данных разработать методики и план эксперимента по очистке и функционализации УНТ; выполнить операции очистки и функционализации приготовленных образцов;
- исследовать структурно-морфологические характеристики нативных и обработанных образцов углеродного депозита методом растровой электронной микроскопии;
- исследовать эффективность проведенной функционализации углеродного депозита (УНТ) методом обратного кислотно-основного титрования;
- рассчитать затраты на проведение исследований.
Результаты работы рекомендуется использовать для дальнейшего исследования УНТ и способов их введения в различные композиции в лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ.
✅ Заключение
В ходе работы была изучена литература о методах синтеза, структуре и свойствах УНТ, а также способах их обработки. Произведен анализ вредных и опасных факторов, произведен ряд мероприятий по защите от этих факторов. Составлен
Разработаны и применены методы очистки и функционализации УНТ. Получены и изучены РЭМ-фотографии образцов. Определена степень функционализации ФУНТ.
Разработан сетевой график, рассчитана стоимость проведенного исследования.
Таким образом, цель исследования достигнута, а все поставленные задачи - выполнены.
Результаты работы рекомендуется использовать для дальнейшего исследования УНТ и способов их введения в различные композиции в лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ.
Разработаны и применены методы очистки и функционализации УНТ. Получены и изучены РЭМ-фотографии образцов. Определена степень функционализации ФУНТ.
Разработан сетевой график, рассчитана стоимость проведенного исследования.
Таким образом, цель исследования достигнута, а все поставленные задачи - выполнены.
Результаты работы рекомендуется использовать для дальнейшего исследования УНТ и способов их введения в различные композиции в лаборатории кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.