📄Работа №75781
Тема: СОЗДАНИЕ «METAL-FREE» ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА НА ОСНОВЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ НА ГРАФИТОВЫЙ ЭЛЕКТРОД ОРГАНИЧЕСКИХ КАТАЛИЗАТОРОВ
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Химия
Объем:
75 листов
Год:
2018
Просмотров:
88
4200
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 7
1 Аналитический обзор 9
1.1 Химия поверхностных углеродных материалов 9
1.2 Углеродные наноматериалы 12
1.2.1 Фуллерены 14
1.2.2 Углеродные нанотрубки 14
1.2.3 Графен 15
1.2.4 Наноструктурированный графит и нанодиаммоны
(наноалмазы) 16
1.2.5 Гетероатомные углеродные наноматериалы 17
1.3 «Metal-free» катализаторы 19
1.3.1 N- легированные атомы углерода 20
1.4 Адсорбция на границе раздела «твердое тело-раствор» 21
2 Экспериментальная часть 26
2.1 Исходные вещества 26
2.1.1 Акридин и его производные 27
2.1.2 Характеристика углеродного материала Vulcanxc 72 28
2.2 Приготовление растворов для сорбции 29
2.2.1 Приготовление растворов акридина 29
2.2.2 Приготовление растворов 9-фенилакридина 29
2.2.3 Приготовление растворов 9-фенил-10-метилакридиний
йодида 30
2.3 Выбор адсорбента для сорбции 30
2.4 Построение градуировочных графиков для определения
остаточных концентраций акридина и его производных в растворах с различными растворителями 31
3 Обсуждение результатов 42
3.1 Выбор времени сорбции органических катализаторов на
Vulkanxc 72 42
3.2 Квантово-химические расчеты процессов адсорбции 48
3.3 Изотермы адсорбции акридина, 9-фенилакридина, 9-фенил-10-
метилакридиний йодида углеродсодержащим сорбентом 53
3.4 Изучение электрохимических и электрокаталитических свойств
полученных иммобилизованных каталитических систем 68
ВЫВОДЫ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
1 Аналитический обзор 9
1.1 Химия поверхностных углеродных материалов 9
1.2 Углеродные наноматериалы 12
1.2.1 Фуллерены 14
1.2.2 Углеродные нанотрубки 14
1.2.3 Графен 15
1.2.4 Наноструктурированный графит и нанодиаммоны
(наноалмазы) 16
1.2.5 Гетероатомные углеродные наноматериалы 17
1.3 «Metal-free» катализаторы 19
1.3.1 N- легированные атомы углерода 20
1.4 Адсорбция на границе раздела «твердое тело-раствор» 21
2 Экспериментальная часть 26
2.1 Исходные вещества 26
2.1.1 Акридин и его производные 27
2.1.2 Характеристика углеродного материала Vulcanxc 72 28
2.2 Приготовление растворов для сорбции 29
2.2.1 Приготовление растворов акридина 29
2.2.2 Приготовление растворов 9-фенилакридина 29
2.2.3 Приготовление растворов 9-фенил-10-метилакридиний
йодида 30
2.3 Выбор адсорбента для сорбции 30
2.4 Построение градуировочных графиков для определения
остаточных концентраций акридина и его производных в растворах с различными растворителями 31
3 Обсуждение результатов 42
3.1 Выбор времени сорбции органических катализаторов на
Vulkanxc 72 42
3.2 Квантово-химические расчеты процессов адсорбции 48
3.3 Изотермы адсорбции акридина, 9-фенилакридина, 9-фенил-10-
метилакридиний йодида углеродсодержащим сорбентом 53
3.4 Изучение электрохимических и электрокаталитических свойств
полученных иммобилизованных каталитических систем 68
ВЫВОДЫ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74
📖 Введение
Водород приветствуется как чистый вид топлива во многих энергетических системах. Расщепление воды является важным методом получения водорода в высокой чистоте и больших количествах. Чтобы ускорить скорость реакции выделения водорода, крайне необходимо разработать высокоэффективные катализаторы. За последние несколько лет все большее внимание уделялось разработке эффективных технологий для чистой и устойчивой водородной энергии, поскольку водород считается перспективным источником энергии для снижения нашей зависимости от ископаемого топлива и выгоды окружающей среды за счет сокращения выбросов парниковых и других токсичных газов. С этой целью эффективный и перспективный подход основан на электролизе воды для производства водорода. Применение катализаторов может значительно ускорить кинетику реакции и эффективность за счет снижения энергии активации, тем самым уменьшая перенапряженность.
Растущий глобальный спрос на энергию и воздействие традиционных энергетических ресурсов на окружающую среду создают серьезные проблемы для здоровья человека, энергетической безопасности и защиты окружающей среды. Одним из перспективных решений является технология топливных элементов, которая обеспечивает чистую и устойчивую энергию.
Катализаторы на основе углерода могут обеспечить значительное снижение издержек при сохранении высокой экономической эффективности для использования в топливных элементах и других энергетических устройствах (например, в металлических воздушных батареях). Таким образом, каталитическая технология без содержания металлов оказывает большое влияние на поле топливных элементов.
Использование катализаторов содержащих полиароматические группы, позволит осуществить эффективную иммобилизацию катализатора за счет сильной физической сорбции на поверхность углеродных носителей и получить стабильные высокоэффективные гетерогенные каталитические системы для получения водорода из воды.
Растущий глобальный спрос на энергию и воздействие традиционных энергетических ресурсов на окружающую среду создают серьезные проблемы для здоровья человека, энергетической безопасности и защиты окружающей среды. Одним из перспективных решений является технология топливных элементов, которая обеспечивает чистую и устойчивую энергию.
Катализаторы на основе углерода могут обеспечить значительное снижение издержек при сохранении высокой экономической эффективности для использования в топливных элементах и других энергетических устройствах (например, в металлических воздушных батареях). Таким образом, каталитическая технология без содержания металлов оказывает большое влияние на поле топливных элементов.
Использование катализаторов содержащих полиароматические группы, позволит осуществить эффективную иммобилизацию катализатора за счет сильной физической сорбции на поверхность углеродных носителей и получить стабильные высокоэффективные гетерогенные каталитические системы для получения водорода из воды.
✅ Заключение
1. Подробно изучен процесс адсорбции на углеродном материале (Vulcan XC-72 (VU)) органических гетероциклических соединений: акридина (I) и его производных 9-фенилакридин (II) и иодид (III) Ы-метил-9- фенилакридия. На основе изотерм адсорбции Ленгмюра рассчитаны параметр Ада , константы равновесия K и AG.
2. Показано, что адсорбция соединений I и II является структурно-зависимым процессом, который зависит от наличия функциональных заместителей у молекулы, а адсорбция соединения III имеет сложный механизм и частично протекает через стадию стабилизации соединения на поверхности носителя за счет присутствия функциональных групп (COOH, COH, OH).
3. С использованием квантово-химических расчетов показано, что адсорбция соединений I,II и III на графитоподобных участках по механизму п-п стейкинга не реализуется, вследствие несоответствия по энергиям граничных орбиталей адсорбата и подложки.
4. С использованием метода циклической вольтамперометрии были определенны электрохимические характеристики органических соединений , иммобилизованных на углеродном материале. Показано, что лимитирующей стадией процесса является перенос электронов с поверхности электрод а (углеродный носитель) на окислительно-восстановительные центры иммобилизованных соединений.
5. Для иммобилизованных соединений I, II и III были получены вольтамперные характеристики с использованием препаративного электролизера с протонно-обменными мембранами в реакции получения молекулярного водорода. Электрокаталитические характеристики МЭБ на основе электродов содержащих соединения I,II и III близки между собой, хотя активность этих электрокатализаторов уступает таковой для платиносодержащих материалов.
2. Показано, что адсорбция соединений I и II является структурно-зависимым процессом, который зависит от наличия функциональных заместителей у молекулы, а адсорбция соединения III имеет сложный механизм и частично протекает через стадию стабилизации соединения на поверхности носителя за счет присутствия функциональных групп (COOH, COH, OH).
3. С использованием квантово-химических расчетов показано, что адсорбция соединений I,II и III на графитоподобных участках по механизму п-п стейкинга не реализуется, вследствие несоответствия по энергиям граничных орбиталей адсорбата и подложки.
4. С использованием метода циклической вольтамперометрии были определенны электрохимические характеристики органических соединений , иммобилизованных на углеродном материале. Показано, что лимитирующей стадией процесса является перенос электронов с поверхности электрод а (углеродный носитель) на окислительно-восстановительные центры иммобилизованных соединений.
5. Для иммобилизованных соединений I, II и III были получены вольтамперные характеристики с использованием препаративного электролизера с протонно-обменными мембранами в реакции получения молекулярного водорода. Электрокаталитические характеристики МЭБ на основе электродов содержащих соединения I,II и III близки между собой, хотя активность этих электрокатализаторов уступает таковой для платиносодержащих материалов.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.