📄Работа №201272
Тема: Тонкие слои UiO-66 на поверхности вторичного полиэтилентерефталата: синтез, свойства и применение
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Химия
Объем:
98 листов
Год:
2022
Просмотров:
82
4885
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
ВВЕДЕНИЕ 11
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 14
1.1 Проблема переработки полиэтилентерефталата 14
1.2 Механическая переработка 15
1.3 Химическая переработка 15
1.4 Полиэтилентерефталат как источник для синтеза металлорганических
каркасов 17
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
2.1 Реагенты и используемые материалы 19
2.2 Физико-химические методы исследования материалов 21
3 ГИБРИДНЫЕ СТРУКТУРЫ PET@UIO-66: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И
ПРИМЕНЕНИЕ 28
3.1 Синтез металлорганических каркасов на основе терефталевой кислоты на поверхности плёнок ПЭТФ 28
3.2. Разработка метода синтеза гибридных фотоактивных катализаторов на основе PET@UiO-66 и наночастиц серебра 29
3.2.1. Исследование фотокаталитической активности 33
3.2.2. Исследование структуры PET@UiO-66-Ag25 38
3.2.3 Исследование кинетических закономерностей процессов разложения
этил-параоксона 39
3.2.4 Механизмы синергетического разложения с использованием
PET@UiO-66-Ag25 42
3.3 Разработка метода карбонизации тонких плёнок металл-органических
каркасов под действием лазерного излучения 48
3.3.1 Оптимизация получения материала PET@UiO-66 48
3.3.2 Карбонизация PET@UiO-66 и исследование структуры полученного
материала 54
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 59
4.1 Предпроектный анализ 59
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 59
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 60
4.1.3 SWOT-анализ 63
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 65
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 67
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 67
4.2.2 Определение трудоёмкости и выполнения работ 69
4.2.3 Разработка графика проведения научно-исследовательской работы 69
4.3 Бюджет научного исследования 74
4.3.1 Сырьё, материалы, покупные изделия (за вычетом отходов) 75
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей научного исследования . 78
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнительной системы 80
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 80
4.3.6 Расчёт затрат на научные и производственные командировки 81
4.3.7 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями 81
4.3.8 Накладные расходы 82
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования83
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 85
5.1 Производственная безопасность 85
5.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 85
5.1.2 Превышение уровней шума 87
5.1.3 Воздействие химических веществ 88
5.1.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений 89
5.1.5 Поражение электрическим током 91
5.1.6 Освещённость рабочей зоны 93
5.1.7 Пожарная опасность 97
5.1.8 Работа с лазерами 99
5.2 Экологическая безопасность 101
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 102
5.4 Перечень НТД 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А 114
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА 14
1.1 Проблема переработки полиэтилентерефталата 14
1.2 Механическая переработка 15
1.3 Химическая переработка 15
1.4 Полиэтилентерефталат как источник для синтеза металлорганических
каркасов 17
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
2.1 Реагенты и используемые материалы 19
2.2 Физико-химические методы исследования материалов 21
3 ГИБРИДНЫЕ СТРУКТУРЫ PET@UIO-66: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И
ПРИМЕНЕНИЕ 28
3.1 Синтез металлорганических каркасов на основе терефталевой кислоты на поверхности плёнок ПЭТФ 28
3.2. Разработка метода синтеза гибридных фотоактивных катализаторов на основе PET@UiO-66 и наночастиц серебра 29
3.2.1. Исследование фотокаталитической активности 33
3.2.2. Исследование структуры PET@UiO-66-Ag25 38
3.2.3 Исследование кинетических закономерностей процессов разложения
этил-параоксона 39
3.2.4 Механизмы синергетического разложения с использованием
PET@UiO-66-Ag25 42
3.3 Разработка метода карбонизации тонких плёнок металл-органических
каркасов под действием лазерного излучения 48
3.3.1 Оптимизация получения материала PET@UiO-66 48
3.3.2 Карбонизация PET@UiO-66 и исследование структуры полученного
материала 54
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 59
4.1 Предпроектный анализ 59
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 59
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 60
4.1.3 SWOT-анализ 63
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 65
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 67
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 67
4.2.2 Определение трудоёмкости и выполнения работ 69
4.2.3 Разработка графика проведения научно-исследовательской работы 69
4.3 Бюджет научного исследования 74
4.3.1 Сырьё, материалы, покупные изделия (за вычетом отходов) 75
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей научного исследования . 78
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнительной системы 80
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 80
4.3.6 Расчёт затрат на научные и производственные командировки 81
4.3.7 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями 81
4.3.8 Накладные расходы 82
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования83
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 85
5.1 Производственная безопасность 85
5.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 85
5.1.2 Превышение уровней шума 87
5.1.3 Воздействие химических веществ 88
5.1.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений 89
5.1.5 Поражение электрическим током 91
5.1.6 Освещённость рабочей зоны 93
5.1.7 Пожарная опасность 97
5.1.8 Работа с лазерами 99
5.2 Экологическая безопасность 101
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 102
5.4 Перечень НТД 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 107
ПРИЛОЖЕНИЕ А 114
📖 Аннотация
В данной работе представлены результаты исследования, посвященного разработке методов функционализации вторичного полиэтилентерефталата (ПЭТФ) путем синтеза на его поверхности тонких слоев металлорганического каркаса UiO-66 с последующей их трансформацией в функциональные материалы. Актуальность исследования обусловлена острой экологической проблемой накопления отходов ПЭТФ и необходимостью создания экономически эффективных и экологичных методов их переработки в продукты с высокой добавленной стоимостью, выходящие за рамки традиционных сорбентов. Основные результаты включают разработку технологических основ создания гибридных фотокатализаторов PET@UiO-66, модифицированных плазмонными наночастицами серебра, где установлена оптимальная для фотокаталитической активности концентрация и размер частиц (~19 нм). Кроме того, разработан метод лазерной карбонизации поверхностных слоев UiO-66, приводящий к формированию проводящих графеноподобных наноструктур, и установлены закономерности влияния параметров облучения на их морфологию. Научная значимость работы заключается в установлении фундаментальных взаимосвязей между структурой, составом синтезированных гибридных материалов и их функциональными свойствами. Практическая ценность состоит в создании новых фотокатализаторов для очистки окружающей среды и проводящих покрытий на основе отходов, что соответствует принципам циркулярной экономики. Работа развивает идеи, представленные в исследованиях Семёнова и Коголева по использованию ПЭТФ как носителя для металлорганических каркасов, а также работы по плазмонной активации композитов для деградации загрязнителей.
📖 Введение
В настоящее время материалы из полиэтилентерефталата (PET) остаются широко востребованными и используются во многих областях промышленности и сферы жизни человека. Главным образом, они служат сырьём для изготовления различного рода пластиковых ёмкостей. Производство PET-тары обладает рядом преимуществ с точки зрения потребления энергии и углеродного следа, но серьёзной глобальной проблемой остаётся загрязнение окружающей среды отходами полиэтилентерефталата, и, особенно, микропластика. Причиной данной проблемы является то, что существующие способы переработки отходов PET не являются экономически выгодными, а длительность его разложения составляет сотни лет.
Одним из способов утилизации отходов на основе полиэтилентерефталата может являться их функционализация за счёт введения наночастиц металлов, квантовых точек или углеродных нанотрубок и графена путём термической или химической обработки гранул полимера [1]. Однако применение данных методов не является ни экологически безопасным, ни рентабельным.
Другим крайне актуальным направлением является получение металлорганических каркасов непосредственно на поверхности отходов полиэтилентерефталата [2]. Тем не менее, существующие методы позволяют получать лишь сорбенты для очистки природных и сточных вод.
Целью данного исследования является разработка новых методов трансформаций тонких плёнок металлорганических каркасов (на примере UiO-66) на поверхности вторичного полиэтилентерефталата для получения полезных продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Научная новизна данного исследования:
1. Предложены концептуально новые подходы к дизайну фотокаталитических систем для разложения этил-параоксона, представляющих собой гибридный материал на основе вторичного полиэтилентерефталата, UiO-66 и импрегнированных в структуру наночастиц серебра;
2. Обнаружен синергетический эффект усиления каталитической активности при сочетании плазмон-активных элементов и металл- органического каркаса на примере UiO-66 и наночастиц серебра;
3. Обнаружены новые процессы карбонизации тонких плёнок МОК (на примере UiO-66) действием лазерного излучения, приводящие к образованию тонких плёнок графеноподобной структуры с импрегнированным карбидом циркония.
Практическая значимость:
1. Предложен простой и удобный метод разложения этил-параоксона при использовании фотохимического катализатора PET@UiO-66-AgNPs;
2. Разработан эффективный метод получения электродов из вторичного сырья, отвечающий требованиям ресурсоэффективности и концепции устойчивого развития.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российско- Французского проекта № 075-15-2022-244.
Апробация работы: отдельные части работы докладывались и обсуждались на пяти специализированных конференциях всероссийского и международного уровня.
Публикации: по теме выпускной квалификационной работы опубликована одна статья в журнале Chem. Eng. J. (IF = 13,273, Q1) и четыре доклада на конференциях различного уровня.
Одним из способов утилизации отходов на основе полиэтилентерефталата может являться их функционализация за счёт введения наночастиц металлов, квантовых точек или углеродных нанотрубок и графена путём термической или химической обработки гранул полимера [1]. Однако применение данных методов не является ни экологически безопасным, ни рентабельным.
Другим крайне актуальным направлением является получение металлорганических каркасов непосредственно на поверхности отходов полиэтилентерефталата [2]. Тем не менее, существующие методы позволяют получать лишь сорбенты для очистки природных и сточных вод.
Целью данного исследования является разработка новых методов трансформаций тонких плёнок металлорганических каркасов (на примере UiO-66) на поверхности вторичного полиэтилентерефталата для получения полезных продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Научная новизна данного исследования:
1. Предложены концептуально новые подходы к дизайну фотокаталитических систем для разложения этил-параоксона, представляющих собой гибридный материал на основе вторичного полиэтилентерефталата, UiO-66 и импрегнированных в структуру наночастиц серебра;
2. Обнаружен синергетический эффект усиления каталитической активности при сочетании плазмон-активных элементов и металл- органического каркаса на примере UiO-66 и наночастиц серебра;
3. Обнаружены новые процессы карбонизации тонких плёнок МОК (на примере UiO-66) действием лазерного излучения, приводящие к образованию тонких плёнок графеноподобной структуры с импрегнированным карбидом циркония.
Практическая значимость:
1. Предложен простой и удобный метод разложения этил-параоксона при использовании фотохимического катализатора PET@UiO-66-AgNPs;
2. Разработан эффективный метод получения электродов из вторичного сырья, отвечающий требованиям ресурсоэффективности и концепции устойчивого развития.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российско- Французского проекта № 075-15-2022-244.
Апробация работы: отдельные части работы докладывались и обсуждались на пяти специализированных конференциях всероссийского и международного уровня.
Публикации: по теме выпускной квалификационной работы опубликована одна статья в журнале Chem. Eng. J. (IF = 13,273, Q1) и четыре доклада на конференциях различного уровня.
✅ Заключение
В ходе выполнения магистерской диссертации были разработаны технологические основы создания нового поколения фотокатализаторов на основе гибридных функциональных материалов, полученных методами функциональной переработки вторичного ПЭТФ. Также были найдены фундаментальные закономерности изменений фотокаталитических свойств материала от размеров плазмон-активных элементов (наночастиц серебра) в матрице UiO-66, и показано, что оптимальный эффект наблюдается в случае в случае наночастиц размером около 19 нм (загрузка нитрата серебра 25 масс. %);
Кроме того, были разработаны методы карбонизации поверхностных тонких плёнок UiO-66 под действием лазерного излучения, приводящие к формированию графеноподобных наноструктур с высокой проводимостью. А также были найдены фундаментальные закономерности изменения сплошности полученных нанослоёв графена в зависимости от режимов лазерного излучения.
Помимо этого, были разработаны подходы к финансовому менеджменту проекта, оценены мероприятия по достижению ресурсоэффективности и ресурсосбережения, а также мероприятия по социальной ответственности.
Кроме того, были разработаны методы карбонизации поверхностных тонких плёнок UiO-66 под действием лазерного излучения, приводящие к формированию графеноподобных наноструктур с высокой проводимостью. А также были найдены фундаментальные закономерности изменения сплошности полученных нанослоёв графена в зависимости от режимов лазерного излучения.
Помимо этого, были разработаны подходы к финансовому менеджменту проекта, оценены мероприятия по достижению ресурсоэффективности и ресурсосбережения, а также мероприятия по социальной ответственности.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.