КАРС-спектроскопия околокритической двуокиси углерода в свободном объеме и в нанопорах

• Автор: Аракчеев, Владимир Генрихович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Аннотация
Методом КАРС-спектроскопии измерены параметры уширения спектров ()-полос фермиевского дублета у,/2у2 двуокиси углерода в плотном газе вплоть до конденсации и в жидкости в свободном объеме. Проведен сравнительный анализ роли вращательной структуры в уширении обеих ()-полос в .плотном газе. Установлено, что вращательная структура низкочастотной (-полосы (1285 см'1) дает заметный вклад в уширение во всем диапазоне плотностей газа вплоть до конденсации, в то время как значительное сужение ее спектра имеет место в сжатой жидкости, что, очевидно, является следствием наступления коллапса вращательной структуры.
Полученная картина уширения обеих С?-полос фермиевского дублета в околокритическом и сверхкритическом состояниях двуокиси углерода позволяет судить о наличии и величине их критического уширения.
Методом стационарной КАРС-спектроскопии осуществлена диагностика состояния двуокиси углерода при заполнении пор в нанопористом стекле. Продемонстрирована возможность диагностики состояния молекулярной среды, адсорбированной на стенках нанопор, на основании анализа регистрируемых КАРС-спектров. Показано, что переход молекулярной среды внутри пор из адсорбированного на стенках пор в конденсированное состояние сопровождается значительным уменьшением ширины их спектрального вклада. Измерены спектральные характеристики

двуокиси углерода, адсорбированной на стенках пор, конденсированной в порах.

также

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ б
ГЛАВА 1. ДЕФАЗИРОВКА В ПЛОТНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СРЕДАХ И ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СРЕД В НАНОПОРАХ
§1.1. Структура и трансформация молекулярных колебательных
полос
1.1.1. Основные механизмы дефазировки в плотном газе
1.1.2. Коллапс вращательной структуры
1.1.3. Особенности дефазировки в жидкой фазе 24 §1.2. Спектроскопия молекулярных сред вблизи критической
точки
1.2.1. Физико-химические свойства и термодинамические параметры околокритических
и сверхкритических сред
1.2.2. Уравнение состояния двуокиси углерода
1.2.3. Молекулярные спектры вблизи критической точки 29 §1.3. Особенности структуры и диагностика молекулярных
сред в нанопорах
1.3.1. Характеристики, свойства и применение
нанопористых материалов
1.3.2. Особенности фазового состояния молекулярных
сред в нанопорах
1.3.3. Возможности спектроскопической
и нелинейно-оптической диагностики
Краткие итоги главы 1 ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА,
ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ОСНОВНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
§2.1. Спектрометр когерентного антистоксового рассеяния света
2.1.1. Оптическая часть
2.1.2. Система регистрации
2.1.3. Основные экспериментальные схемы
§2.2. Рабочая кювета
2.2.1. Внутренняя ячейка
2.2.2. Система напуска и сжатия газа
2.2.3. Термостабилизирующая оболочка
§2.3. Система контроля температуры и давления
2.3.1. Характеристики и калибровка термостата
2.3.2. Характеристики и калибровка датчика давления
2.3.3. Методика определения критической температуры 56 §2.4. Характеристики образцов из нанопористого стекла
и подготовка их к экспериментам
2.4.1. Технология изготовления и основные характеристики
2.4.2. Отжиг и насыщение атмосферными примесями
2.4.3. Динамика десорбции дистиллированной воды

внутренней поверхности пор значительная доля заполняющих поры молекул газа или жидкости может переходить в адсорбированное состояние. Особенности адсорбции веществ в нанопорах являются предметом многочисленных исследований [65,67]. Количество адсорбированного на поверхности вещества определяется внешними условиями, а также соотношением энергий связи адсорбат-адсорбент и адсорбат-адсорбат. Количественно адсорбцию можно оценить согласно одной из наиболее распространенных моделей ВЕТ, опубликованная в 1938 (авторы Stephan Brunauer, Paul Emmett, и Edward Teller) [112]:
p'Po =_L+zl.-£. in
a(l-p/p0) amC amC p0 ’
Где p0- давление насыщенных паров адсорбата, С - постоянная для данной системы, а и ат - количество адсорбированного вещества и максимальное количество адсорбированного вещества в монослое. В зависимости от внешних условий, а также от удельных теплот конденсации и адсорбции, адсорбция может принимать различные формы (рис. 1.5).
отдельные однослойная многослойная
молекулы адсорбция адсорбция
Рис. 1.5. Адсорбция на твердой поверхности