Кооперативные взаимодействия наночастиц металла (Cu, Ag, Bi, Ni) в ионообменной матрице при восстановлении растворенного в воде кислорода

• Автор: Хорольская, Светлана Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Основные принятые обозначения и сокращения

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Наночастицы и нанокомпозиты

1.1.1. Наночастицы металлов и их соединений в различных носителях

1.1.2. Нанокомпозиты на основе ионообменников и их практическое применение

1.1.3. Получение нанокомпозитов металл-ионообменник как способ концентрирования металлов
1.2. Влияние содержания металла в нанокомпозите на его химическую и каталитическую активность. Перколяционные эффекты

1.3. Редокс-сорбция веществ нанокомпозитами металл-ионообменник

1.3.1. Основные кинетические закономерности и механизм

1.3.2. Кинетическое описание и модели
1.3.3. Динамика окислительно-восстановительной сорбции кислорода нанокомпозитами
1.4. Современное состояние проблемы химического обескислороживания воды
1.5. Заключение
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Получение нано композитов металл-ионообменник КУ-
2.1.1. Характеристика используемых ионообменников и их подготовка
2.1.2. Синтез нанокомпозитов металл-катионообменник КУ-
2.1.3. Синтез нанокомпозитов Ад°-КУ-23 с различным размером серебряных частиц
2.1.4. Накопление осадков никеля в ионообменниках и углях
2.2. Методы физико-химической характеризации нанокомпозитов
2.2.1. Определение содержания металлов в ионообменнике
химическим анализом

2.2.2. Определение размера частиц металла с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), рентгенофазового анализа (РФА), просвечивающей
электронной микроскопии (ПЭМ)
2.2.3. Исследование распределения металла в зерне нанокомпозита
2.3. Исследование кинетики и динамики восстановления кислорода нанокомпозитами
2.3.1. Исследование кинетики поглощения кислорода газометрическим методом
2.3.2. Нахождение пространственных координат реакций микроскопическим методом
2.3.3. Исследование динамики поглощения кислорода нанокомпозитами
2.4. Математическая обработка результатов эксперимента
2.5. Выводы
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТАЛЛ-ИОНООБМЕННИК С КОНТРОЛИРУЕМЫМ РАЗМЕРОМ И СОДЕРЖАНИЕМ НАНОЧАСТИЦ
3.1. Получение нанокомпозитов металл (Си, Ag, Ві, №) - ионообменник КУ-23 с заданными параметрами
3.2. Физико-химическая характеристика полученных нанокомпозитов
3.3. Выводы
Глава 4. КИНЕТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
НАНОКОМПОЗИТАМИ С ЧАСТИЦАМИ МЕТАЛЛОВ РАЗЛИЧНЫХ ПО ПРИРОДЕ И СОДЕРЖАНИЮ
4.1. Кинетические и динамические закономерности восстановления кислорода нанокомпозитами с частицами различных металлов
4.2. Кинетика восстановления кислорода нанокомпозитами медь— ионообменник с различным содержанием металлического компонента
4.3. Динамика восстановительной сорбции кислорода нанокомпозитами медь-ионообменник с различным содержанием металлического компонента

4.4. Кооперативные взаимодействия наночастиц металла в кислородсодержащей системе
4.5. Выводы
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
5.1. Расчет параметров глубокого обескислороживания воды нано-композигами металл-ионообменник
5.2. Создание и внедрение установки для глубокого удаления кислорода
из воды
5.3. Химическое концентрирование никеля в ионообменниках
5.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

максимум каталитической активности. В [102] вместе со скачком электронной проводимости металлокомплексного полимера [Оь(Ьру)2(РУР)1оС1]+, допированного золотом, увеличивались кинетические параметры электромассоперсноса в редокс-рсакции Оз2+ <-> Оз3+. Выявлено, что перенос заряда происходит быстрее из-за сокращения межчастичного расстояния до 2,6 нм по сравнению с 5 нм между редокс центрами в чистом полимере.
Перколяционные эффекты свойственны и нанокомпозитам на основе ионообменников. Исследование удельного электрического сопротивления мембраны МФ-4СК и катионообменника КУ-2-8 показало, что поверхность мембраны/ионообменника начинает приобретать проводимость при содержании осажденного серебра, соответствующем примерно половине обменной емкости. Когда же количество серебра практически соответствует полной обменной емкости, наступает перколяционный переход [46, 60]. При многократном осаждении серебра в мембрану МФ-4СК получались объемно-модифицированные наночастицами образцы. При этом объемное сопротивление оставалось практически неизменным на протяжении первых пяти циклов осаждения, после чего постепенно снижалось. Причиной служило образование токопроводящих разветвленных скоплений и сростков частиц серебра, продвигающихся вглубь мембраны с каждым циклом насыщения-восстановления.
Вместе с этим известно [103, 104], что в медьсодержащих
ионообменниках в реакции электровосстановления кислорода ток пика резко возрастает на рубеже пяти посадок в связи с перколяционной зависимостью проводимости от содержания металлического компонента. Скачок обусловлен переходом от отдельных агрегатов наночастиц металла к связанной системе агрегатов с общей электронной проводимостью.
Перколяционный максимум в ионообменных нанокомпозитах может возникать не только в случае электронной проводимости, но и ионной. В мембране причиной экстремальной зависимости проводимости от