📄Работа №41677

Тема: ЭФФЕКТ НАНОРАЗМЕРНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ И МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДИНАМИКУ МОЛЕКУЛ НИТРАТА ЭТИЛАММОНИЯ

📝
Тип работы Дипломные работы, ВКР
📚
Предмет физика
📄
Объем: 48 листов
📅
Год: 2018
👁️
Просмотров: 162
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
ℹ️ 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 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1. Ионные жидкости 5
1.2. Объемная структура ионных жидкостей 6
1.3. Физические и химические свойства ионных жидкостей 7
1.3.1. Температура плавления 8
1.3.3. Плотность и вязкость 9
1.3.4. Гидрофобность 9
1.4. Понятие самодиффузии 10
1.5. Основы ЯМР ЯМР как метод измерения КСД 12
1.6. Самодиффузия ИЖ при наличии пространственных ограничений 14
1.6.1. Поведение ИЖ при взаимодействии с различными поверхностями 14
1.6.2. Динамика ИЖ, заключенной между полярными стеклами 15
1.6.3. Самодиффузия ионных жидкостей в мезопористых средах 17
1.6.4. ЯМР эксперименты в исследовании различных молекулярных
жидкостей 22
1.7. Влияние магнитного поля на динамику молекул ИЖ 24
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 25
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 26
2.1. Объекты исследования 26
2.2. Приготовление образцов 28
2.3. Результаты и обсуждение 30
2.3.1. Анализ диффузионных затуханий объемного НЭА и НЭА в порах Vycor
и Varapor 30
2.3.2. Декан и НЭА в пористом стекле Varapor 33
2.3.3. Зависимость КСД от времени диффузии декана 36
2.3.4. Анализ релаксационных затуханий спин-спиновой релаксации НЭА и декана 37
2.3.5. Сравнение времен Т2-релаксации НЭА в пористых стеклах Vycor и
Varapor 38
2.3.6. Сравнение времен Т2-релаксации НЭА и декана, заключенных
пористом стекле Varapor 40
2.3.7. Анализ влияния магнитного поля на фазовое состояние ограниченной ионной жидкости 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44


📖 Введение

Ионные жидкости комнатной температуры плавления представляют собой новый класс соединений, который стал предметом интенсивных исследований в последние 20 лет. Благодаря совокупности уникальных свойств ионных жидкостей они находят широкое применение в различных областях науки и техники. Например, они могут быть использованы в качестве электролитов в литиевых батареях и суперконденсаторах, могут выступать в качестве экологически чистой или «зеленой» альтернативы органическим растворителям для химического синтеза и катализа и в качестве новых материалов для смазки
[1] . Однако к недостаткам ионных жидкостей относят низкие коэффициенты диффузии, текучесть, возможность утечки, трудности с очисткой и рециркуляцией продукта, а так же высокую стоимость.
Одним из способов обойти эти проблемы может послужить заключение ионных жидкостей в нанопористые матрицы. Свойства таких систем могут быть улучшены путем подбора геометрии, размеров пор, химической структуры ионных жидкостей и внешних условий, таких как электрическое поле или температура для удовлетворения требований любого конкретного приложения
[2] . Из-за эффектов пространственного ограничения, а также взаимодействия между ионной жидкостью со стенками пор структура и физико-химические свойства, проявляемые ионными жидкостями, заключенными в нанопоры, будет существенно отличаться от соответствующих объемных систем [1]. Таким образом, изучение ионных жидкостей в ограниченном пространстве представляет собой особый интерес и имеет первостепенное значение, как с научной, так и с прикладной точек зрения.

Возникли сложности?

Нужна качественная помощь преподавателя?

👨‍🎓 Помощь в написании

✅ Заключение

В данной работе было исследовано влияния наноразмерных ограничений и магнитного поля на динамику нитрата этиламмония. В ходе работы были проведены исследования самодиффузии и времени спин-спиновой релаксации объемного НЭА, а также НЭА заключенных в пористые стекла с размером 4 нм и 9 нм. Были сделаны следующие выводы:
1. Обнаружено уменьшение значений коэффициента самодиффузии НЭА в порах по сравнению с объемом, тем большее, чем меньше размер пор. Основной вклад в это уменьшение дает извилистость пор.
2. Обнаружено уменьшение времен спин-спиновой релаксации НЭА в порах по сравнению с объемом, тем большее, чем меньше размер пор. Оно может быть объяснено вкладом в Т2 поверхностного слоя НЭА, который имеет более короткие времена релаксации.
3. Выдержка молекул НЭА, помещенных в пористое стекло Varapor, в датчике спектрометра при наличии магнитного поля не показала никаких изменений времени спин-спиновой релаксации и коэффициента самодиффузии. Это свидетельствует о том, что система находится в равновесном состоянии.

Нужна своя уникальная работа?
Срочная разработка под ваши требования
Рассчитать стоимость
ИЛИ

📕 Список литературы

1. Zhang, S. Nanoconfined Ionic liquids. / S. Zhang, J. Zhang, Y. Zhang, Y Deng. // Chemical Reviews. - V. 117. - 2016. - P 6755-6833.
2. Xie, G. Nanoconfined Ionic Liquids under Electric Fields. Appl. / Xie,
G. Luo, J. Guo, D. Liu. // S.Phys. Lett. - V 96. - 2010. - P 43112.
3. Кустов, Л. М. Ионные жидкости как каталитические среды / Л. М. Кустов, Т В. Васина, В. А. Ксенофонтов. // Рос. Хим. Ж. - Т 13. - 2004. - с. 1635.
4. Hayes, S. Structure and Nanostructure in Ionic Liquids. / R. Hayes, G. G. Warr, R. Atkin. // Chemical Reviews. - V 115. - 2015. - P 6357-6426.
5. Schroder, U. On the solid, liquid and solution structural organization of imidazolium ionic liquids / U. Schroder, J. D. Wadhawan, R. G. Compton, F. Marken, P A. Suarez, C. S. Consorti, J. Dupont. // New J. Chem. - V. 24. - 2000. - P 1009.
6. Wang Y. Unique spatial heterogeneity in ionic liquids. / Y. Wang, G. A. Voth // J. Am.Chem. Soc. V. 127. - 2005. - P. 12192-12193.
7. Santos, L. M. N. B. F. Ionic Liquids: First Direct Determination of their Cohesive Energy. / L. M. N. B. F. Santos, J. N. Canongia Lopes, J. A. P. Coutinho, J. M. S. S. Esperanfa, L. R. Gomes, I. M. Marrucho, L. P. N. Rebelo. // J. Am. Chem. Soc. - V. 129. - 2006. - P. 284-285.
8. Jiang, W. Molecular Dynamics Simulation of the Energetic Room- Temperature Ionic Liquid, 1-Hydroxyethyl-4-amino-1,2,4-triazolium Nitrate (HEATN), /, T. Yan, Y. Wang, G. A. Voth // J. Phys. Chem. B. - V. 112. - 2008. - P. 3121-3131.
9. Бурмистр, М. В. Современное состояние и основные тенденции развития перспективных ионных жидкостей. / М. В. Бурмистр, О. С. Свердликовская, О. М. Бурмистр, О. А. Феденко. // Вестник удмуртского университета. - V. 1. - 2012. - P. 55-68.
10. Granick, S. Motion and relaxation of confined liquids. / S. Granick // Science. - V. 253. - 1991. - P 1374-1379.
11. Tokuda, H. Physicochemical Properties and Structures of Room Temperature Ionic Liquids. 1. Variation of Anionic Species. / H. Tokuda, K. Hoyamizu, K. Ishii, Md. A. B. H. Susan, M. Watanabe. // J. Phys. Chem. - V. 108. -
2004. - P. 16593-16600.
12. Dean, P. M. Structural analysis of low melting organic liquids: perspectives on ionic liquids. / P. M. Dean, J. M. Pringle, D. M. MacFarlane. // Phys. Chem. Chem. Phys. - V. 12. - 2010. - P. 9144-9153.
13. Ржевская А. В. Твердотельные анионселективные электроды на основе ионных жидкостей: дис. ... канд./д-ра хим. наук. Московский гос. университет, Москва, 2015.
14. Xu, W. Angell Ionic liquids of chelated orthoborates as model ionic glassformers. / W. Xu, L. M. Wang, R. A. Nieman // J. Phys. Chem. B. - V. 107. -2003. P. 11749-11756.
15. Seddon, K. R. Influence of chloride, water and organic solvents on the physical properties of ionic liquids. / K. R. Seddon, A. Stark, M. J. Torres. // Pure Appl. Chem. - V. 12. - 2000. - P. 2275-2287.
16. Маклаков А. И. Самодиффузия в растворах и расплавах полимеров. / А.И.Маклаков, В.Д Скирда, Н.Ф. Фаткуллин. - К.: Изд-во Каз. Универ., 1987. - 220 с.
17. Valliullin, R. Correlating phase behavior and diffusion in mesopores: perspectives revealed by pulsed field gradient NMR. / R. Valliullin, J. Karger, R. Glaser. // Phys. Chem. Chem. Phys. - V. 16. - 2009. P 2781-2992.
18. Atkins, P. Atkin’s Physical Chemistry. / P. Atkins, J. de Paula. // Oxford University Press. Tenth Ed. - 2014. - P.1008.
19. Фаррар Т. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР / Т. Фаррар, Э. Беккер. - М.: Изд-во «Мир»., 1973. - 165 с.
20. Atkin, R. Structure in confined room-temperature ionic liquids. / R. Atkin, G. G. Warr. // J. Phys. Chem. - V 111. - 2007. - P 5162-5168.
21. Filippov, A. Acceleration of diffusion in ethylammonium nitrate ionic liquid confined between parallel glass plates. / A. Filippov, N. Azancheev, F. U. Shah, S. Glavatskin, O. Antzutkin, O. Gnezdilov, N. Hjalmarsson, I. Furo, M. W. Rutland. // Phys. Chem. Chem. Phys. - 19. - 2017. - P. 25853-25858.
22. Chandra, S. Properties of Materials Confined in Nano-pores. / S. Chandra, R. K. Singh, M. P. Singh. // Properties of Materials Confined in Nanopores. - V 230. - 2016. - P. 244-271.
23. Skirda, V. Restricted diffusion and molecular exchange processes in porous media as studied by pulsed field gradient NMR, in: Fluid Transport in Nanoporous Materials. / V. Skirda, A. Filippov, A. Sagidullin, A. Mutina, R. Archipov, G. Pimenov. // Book series: NATO Science Series II-Mathematics Physics and Chemistry. - V. 219. - 2006. - P. 255-278.
24. Iacob, C. Charge transport and diffusion of ionic liquids in nanoporous silica membranes. / C. Iacob, J. R. Sangoro, P. Papadopoulos, T. Schubert, S. Naumov, R. Valiullin, J. Karger, F. Kremer. // Phys. Chem. Chem. Phys. - V. 12. - 2010. - P. 13798-13803.
25. Filippov, A. Self-diffusion of phosphonium Bis(Salicylato)Borate ionic liquid in pores of Vycor porous glass. / A. Filippov, N. Azancheev, F. U. Shah, S. Glavatskin, O. Antzutkin. // Microporous and Mesoporous Materials. - V. 230. -2016. - P. 128-134.
26. Han, K. S. Distribution of 1 Butyl-3-methylimidazolium Bistrifluoromethylsulfonimide in Mesoporous Silica as a Function of Pore Filling. / K. S. Han, X. Wang, S. Dai, and E. W. Hagaman,J. // Phys. Chem. - V. 117. - 2013. - P. 15754-15762.
27. Iacob, C. Enhanced charge transport in nano-confined ionic liquids. / C. Iacob, J. R. Sangoro, W. K. Kipnusu, R. Valiullin, J. Karger, F. Kremer. // Soft Metter. - V 8. - 2012. - P. 289-293.
28. Chathoth, S. M. Fast diffusion in a room temperature ionic liquid confined in mesoporous carbon. / S. M. Chathoth, E. Mamontov, S. Dai, X. Wang, P. F. Fulvio,
D. J. Wesolowski // Europhys. Lett. - V. 97. - 2012. - P. 66004.
29. Chathoth, S. M. An unusual slowdown of fast diffusion in a room temperature ionic liquid confined in mesoporous carbon. / S. M. Chathoth, E. Mamontov, P. F. Fulvio, X. Wang, G. A. Baker, S. Dai, D. J. Wesolowski. / Europhys. Lett. - V. 102. - 2013. P. 16004.
30. Levitz, P. Porous vycor glass: The microstructure as probed by electron microscopy, direct energy transfer, smallangle scattering, and molecular adsorption. / P. Levitz, G. Ehret, S. K. Sinha, J. M. Drake. // J. Chem. Phys. - V. 95. - 1991. - P.6151.
31. Gille, W. Pore size distribution and chord length distribution of porous Vycor Glass (PVG), / W. Gille, D. Enke, F. Janowski // J. Porous Mater. - V. 9. - 2002. - P. 221-230.
32. Mitropoulos, Ch. Small-angle X-ray scattering studies of adsorption in Vycor glass. / Ch. Mitropoulos. // J. Colloid and Interface Sci. - V. 336. - 2009. - P. 679-690.
33. Kimmich, R. Self-diffijsion in fluids in porous glass: confinement by pores and liquid adsorption layers. / R. Kimmich, S. Stapf, A. I. Maklakov, V. D. Skirda, E. V Khozina. // Magnetic Resonance Imaging. - V 7/8. - 1996. - P. 793-797.
34. Dvoyashkin, M. Pulsed field gradient NMR study of surface diffusion in mesoporous adsorbents. / M. Dvoyashkin, A. Khokhlov, S. Naumov, R. Valiullin. // Micropor,Mesopor. Mater. - V 125. - 2009. - P. 58-62.
35. Chemmi, H. Noninvasive experimental evidence of the linear pore size dependence of water diffusion in nanoconfinement. / H. Chemmi, D. Petit, P. Levitz, R. Denoyel, A. Galarneau, J-P. Korb. // J. Rhys. Chem. Lett. - V. 7. - 2016. - P. 393-398.
36. Skirda, V. Restricted diffusion and molecular exchange processes in porous media as studied by pulsed field gradient NMR. / V. Skirda, A. Filippov, A. Sagidullin,
A. Mutina, R. Archipov, G. Pimenov. // Fluid Transport in Nanoporous Materials. - V.
11. - 2006. - P. 255-278.
37. Dvoyashkin, M. Direct Assessment of Transport Properties of Supercritical Fluids Confined to Nanopores. / M. Dvoyashkin, R. Valiullin, J. Karger, W. Einicke, R. Glaser. // J. Am. Chem. Soc. - V. 129. - 2007. - P. 10344-10345.
38. Filippov A. Magnetic Field Effects Dynamics of Ethylammonium Nitrate Ionic Liquid Confined between Polar Glass Plates. / A. Filippov, O. Antzutkin. // Chem. Phys. Phys. Chem. - V. 20. - 2018. - P 6316-6320.
39. Gallo, P. Layer analysis of the structure of water confined in vycor glass. / P. Gallo, M. A. Ricci, M. Rovere. // J. Chem. Phys. - V. 116. - 2002. - P 342-346.
40. Jang S. S. Molecular Dynamics Stydy of a Surfactant-Mediated Decane- Water Interface: effect of Molecular Architecture of alkyl Benzene Sulfonate. / S. S. Jang, S-T. Lin, P. K. Maiti, M. Blanco, W. A. Goddard. // J. Phys. Chem. B. - V. 108. -
2004. - P. 12130-12140.

🛒 Оформить заказ

Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.

©2026 Cервис помощи студентам в выполнении работ