Синтез и основные коллоидно-химические свойства золей кислородсодержащих соединений кобальта

• Автор: Мостовая, Ульяна Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Области применения кислородсодержащих соединений
кобальта
1.2. Физико-химические свойства кислородсодержащих соединений
кобальта
1.3. Методы получения кислородсодержащих соединений
кобальта
1.4. Оценка вероятности получения нанесенных слоев кислородсодержащих соединений кобальта на поверхности носителя
1.5. Выводы из литературного обзора
2. Характеристики исходных материалов и методики проведения
экспериментов
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Методики синтеза золей кислородсодержащих соединений
кобальта
2.2. Методики проведения экспериментов
2.2.1. Определение концентрации растворов, содержащих ионы
кобальта
2.2.2. Определение концентрации золей
2.2.3. Определение электропроводности и величины pH
2.2.4. Измерение оптической плотности и спектров поглощения водных
растворов и дисперсий
2.2.5. Определение электрофоретической подвижности частиц
золей
2.2.6. Изучение гидролиза нитрата кобальта в присутствии водного
раствора аммиака
2.2.7. Расчет величины ионной силы дисперсионной среды
золей
2.2.8. Исследование агрегативной устойчивости золей
2.2.9. Определение размеров частиц золей
2.2.10. Термический анализ образцов и определение химического состава
порошков
2.2.11. Получение и подготовка ксерогелей
2.2.12. Методика приготовления нанесенных катализаторов
2.2.13. Методика определения содержания кобальта в нанесенных
катализаторах
2.2.14. Методика измерения удельной поверхности
2.2.15. Методика исследования катализаторов сканирующей электронной
микроскопией
2.2.16. Определение каталитической активности образцов в реакции
окисления СО

2.2.17. Хроматографический анализ газов
3. Результаты и обсуждение
3.1. Синтез и коллоидно-химические свойства гидрозолей
кислородсодержащих соединений кобальта
3.1.1. Изучение гидролиза раствора нитрата кобальта водным раствором
аммиака
3.1.2. Выбор оптимальной концентрации исходной соли для синтеза золей
кислородсодержащих соединений кобальта
3.1.3. Разработка методики синтеза и некоторые коллоидно-химические
свойства золей кислородсодержащих соединений кобальта,
полученных методом конденсации
3.1.4. Разработка методики синтеза и некоторые коллоидно-химические
свойства золей кислородсодержащих соединений кобальта,
полученных методом пептизации
3.1.5. Разработка методики синтеза и некоторые коллоидно-химические
свойства золей кислородсодержащих соединений кобальта,
полученных методом пептизации при термообработке
3.2. Расчет потенциальной энергии парного взаимодействия частиц
золей
4. Получение кссрогелей из золей кислородсодержащих соединений
кобальта и определение их характеристик в зависимости от условий синтеза и режима термообработки
5. Получение нанесенных катализаторов
6. Выводы
7. Список литературы
8. Приложение

Введение
Золи (или водные дисперсии наночастиц) как объекты промышленного получения и использования известны достаточно давно. Наибольшее распространение получили золи бемита, диоксидов кремния, циркония и титана, которые обладают высокой агрегативной устойчивостью. Это позволяет получать высококонцентрированные системы, которые хранятся длительное время, без изменения своих свойств.
В настоящее время активно разрабатываются методики синтеза золей оксидов и гидроксидов переходных металлов, которые представляют несомненный интерес для развития технологий катализаторов, сенсоров, оптических и магнитных материалов нового поколения. В силу химических свойств этих соединений, такие золи обладают невысокой агрегативной устойчивостью. Это не позволяет получать системы с высокой концентрацией без введения дополнительных стабилизаторов и длительной стадии концентрирования.
Получение высокодисперсных порошков из таких систем экономически невыгодно, но перспективным вариантом их использования является модификация поверхности носителя с целью придания ей качественно новых свойств. В частности, это может представлять интерес для развития технологии нанесенных катализаторов. Подобные разработки сдерживаются отсутствием доступных для воспроизведения и дальнейшего масштабирования методик синтеза золей, а также отсутствием данных об основных закономерностях использования золей с малыми концентрациями.
В качестве объекта исследования были выбраны золи кислородсодержащих соединений кобальта, которые в дальнейшем могли бы служить предшественниками С03О4, который широко используется в качестве элементов газовых сенсоров, оптических и магнитных материалов, катализаторов различных реакций окисления. В настоящее время широко ведутся разработки получения высоко дисперсных порошков С03О4. Однако в литературе практически не встречается упоминаний о синтезе золей оксидов, гидроксидов, оксогидроксидов или основных солей кобальта. Разработка методик синтеза агрегативно устойчивых золей кислородсодержащих соединений кобальта откроет широкие возможности для получения каталитически активных слоев на поверхности различных носителей. При этом для воспроизводимого синтеза

1.5. Выводы из литературного обзора
1. Кислородсодержащие соединения кобальта, в частности, С03О4 и композиции на его основе, используются в различных каталитических реакциях окисления - окисление углеводородов и спиртов, синтез Фишера-Тропша, окисление монооксида углерода и др. Большинство современных методов получения С03О4 ориентировано на получение высокодисперсных порошков с развитой удельной поверхностью, тогда как применение многих катализаторов в промышленности более эффективно при проведении реакции на нанесенных катализаторах.
2. Анализ основных химических свойств соединений кобальта показывает, что получение золей кислородсодержащих соединений кобальта является принципиально возможным. Простейшим способом синтеза является перевод соединений Со (II) в нерастворимую форму с дальнейшем окислением в Со (III) в присутствии дополнительного окислителя. В качестве исходных реагентов наиболее целесообразно использовать нитрат кобальта (II) и водный раствор аммиака. Интенсификация перехода соединений Со(ОН)2 в Со(ОН)3 обычно осуществляется с использованием пероксида водорода и/или кислорода воздуха. В литературе обнаружены немногочисленные и отрывочные данных о влиянии условий синтеза на коллоидно-химические свойства синтезируемых дисперсий.
3. Классическая теория ДЛФО позволяет теоретически оценить возможность протекания гетероадагуляции частиц золей на поверхности макропористого носителя. Существует математический аппарат, который может позволить теоретически оценить кинетические зависимости гетероадагуляции частиц золей на поверхности макропористого носителя.