Ионообменные процессы в металлосульфидных имплантатах

• Автор: Юсупов, Рафаил Акмалович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 349 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных сокращений

Список символов и их назначение

Введение

Актуальность работы

Цель работы

Научная новизна

Объекты и методы исследования

Практическая значимость

Апробация работы

Публикации
Структура и объём диссертации
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Диффузия ионов металлов в тонких пленках и нанокристаллах
1.2. Сорбционные методы извлечения ионов металлов из водных растворов
1.3. Сорбция ионов металлов на неорганических сульфидных сорбентах
1.4. Кинетика ионного обмена на неорганических сорбентах
1.5. Влияние комплексообразующих агентов на процессы сорбции
1.6. Концентрирование и извлечение ионов металлов неорганическими сорбентами
1.7. Сорбция ионов благородных металлов неорганическими сорбентами
1.8. Моделирование ионного обмена на гелевых сорбентах
1.9. Описание кинетики сорбции в гель-ионообменных материалах
1.10. Описание кинетики ионного обмена в неорганических материалах
с точки зрения многостадийное процесса
1.11. Особенности синтеза неорганических сорбентов из водных растворов
с использованием теории сложных равновесий
1.11.1. Химические свойства тиоамидов
1.11.2. Состояние ионов металлов в водных растворах
1.11.3. Химические свойства гидроксокомплексов металлов
1.11.4. Механизм и кинетика роста пленок халькогенидов
1.11.5. Моделирование сложных равновесий в системах ион металла - вода - лиганды с целю описания ионного обмена при контакте с малорастворимым соединением и оптимизации синтеза металлосульфидов

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. Техника эксперимента
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Аппаратура и техника эксперимента
2.3. Синтез металлосульфидных гель - иммобилизованных матриц р и d элементов 107 ГЛАВА 3. Реакции комплексообразования в системах
ион металла—гндроксид-ион-вода
3.1. Индексация и принципы расчёта констант равновесий гидроксокомплексов
ионов металлов в водных растворах
3.2. Области совместного выделения осадков
3.3. Реакции комплексообразования в системе Pb(II) - ОН- - Н20
3.4. Реакции комплексообразования в системах Fe(II, III) - ОРТ - НгО
ГЛАВА 4. Оптимизация синтеза осадков и тонких пленок сульфидов металлов
4.1. Синтез тонких поликрисгаллических пленок сульфида свинца
4.2. Синтез осадков сульфидов железа(П, III)
ГЛАВА 5. Диффузия ионов металлов в сульфидах металлов
5.1. Кинетика сорбции ионов Ag(I), Fe(II) и Си(П)
тонкими поликристаллическими пленками сульфида свинца(П)
5.2. Кинетика сорбции ионов Ag(I) осадками сульфидов железа(11) и меди(П)
5.3. Расчёт параметров трёхсгадийной диффузии ионов металлов
в тонких поликрисгаллических плёнках
5.4. Извлечение ионов серебра из водных растворов этаноламинных комплексов тонкими поликристаллическими пленками PbS
ГЛАВА 6. Оптимизация условий синтеза MS-ГИМ и кинетика иоиного обмена
M(II)/Ag(I) в металлосульфидных гель-иммобнлизованных матрицах
6.1. Выбор гельобразующего материала для иммобилизации сульфидов металлов
6.2. Кинетика сорбции Ag(I)
желатин - иммобилизованными металлосульфидными матрицами
6.3. Оптимизация количеств полисахарида и концентрации соли металла
(Pb(II), Zn(IT), Си(П), Мп(П)) для синтеза гель-иммобилизованных матриц
6.4. Кинетика и механизм сорбции Ag(I)
агар-иммобилизованными металлосульфидными матрицами
6.5. Фазовый состав гель-иммобилизованных металлосульфидов

6.6. Обсуждение результатов по ионообменным процессам
с участием гель-иммобилизованных матриц
6.7. Математическое моделирование процесса ионного обмена при контакте фаз водный раствор иона металла - наноструктурированная
гель-иммобилизованная металлосульфидная матрица
ГЛАВА 7. Расчёт параметров трёхстадийной диффузии ионов металлов в тонких поликристаллических плёнках с учетом присутствия в растворе лигандов, образующих комплексные соединения с сорбируемым ионом
Введение
7.1. Кинетика ионного обмена Ag(I) на тонких поликристаллических пленках
РЬЯ при отсутствии лигандов
7.2. Рентгенографическое изучение фазового состава и фазовых превращений сульфида свинца в сульфид серебра
7.3. Влияние комплексообразующихся агентов на процесс ионного обмена Ag(I)/Pb(II) в тонких поликристаллических пленках РЬЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Теоретическая модель ионного обмена М(Н)/А§(1) в МЯ-гель (/.пБ, РЬЯ, СиЯ, МпЯ)
2. База данных гпЯ-АИМ, РЬЯ-АИМ, РЬЯ -ЖИМ, СиЯ-АИМ, МпЯ-АИМ
3. Расчет коэффициента диффузии для случая полубесконечного образца
и ограниченной пластины
4. Расчет равновесий в системе «А§(Г)-лиганд»
5. База эксперимента по ИО с учетом влияния лигандов
6. Расчет мольных долей соединений в системе РЬ(1Г) - НгО - КОН
7. Расчет времени конверсии при заданной степени конверсии и толщины ТПП
8. Расчет скорости образования сульфида свинца от концентрации РЬ(П) и pH
9. Расчет кривых титрования и мольных долей соединений
в системах М(П1) - Н>0 - ОН- - Ь
10. Расчет кривых титрования и мольных долей соединений
в системах М(П) - НгО - ОН" - Ь
образование ядер сопровождается деформацией кристаллической решетки, т.е. скорость процессов определяется не только химическими, но и кристаллохимическими факторами. Предложено большое число моделей, связывающих зародышеобразование и скорость роста зародышей с кинетикой различных твердофазных процессов. При кинетических расчетах использовали два типа закономерностей зародышеобразования, описывающие диффузию в объеме твердого реагента и не учитывающие перекрывание зародышей. Первый тип-экспоненциапьный закон образования «активно растущих ядер»:
Щ)= Мо [1-ехр(-кЛ)],
где N(1) - число «активно растущих ядер»; N0 -число зародышей, превращающихся в «активно растущее ядро»; I - время протекания процесса.
Второй тип-степенной закон:
т= V,
Основываясь на последнем, Багдасарьян [102] ввел представление о многостадийном зародьппеобразовании, в котором для образования устойчиво растущего зародыша должно произойти а последовательных стадий, необходимых для превращения какого-либо одного из N0 зародышей в «активно растущее ядро»:

5/ ” (сг —1)! ’
где кI, к2, ...,ка - частотные константы.
Одним из наиболее популярных уравнений при обработке кинетических данных топохимических реакций является уравнение Ерофеева [70], выведенного из принципа сопоставления численного значения скорости химической реакции со средней вероятностью реагирования данного сорта молекул: а(0=-ехр(-к?),
где п- параметр, зависящий от механизма реакции, скорости зародышеобразования и геометрии зародышей, а также его вариант- обобщенное уравнение Аврами - Ерофеева [103]:
а = 1 -ехр[-8я^"^ГЧ = 1 - ехрС-*?").
(сг + 3)!
Варьируя константы кип, можно описать самые разнообразные зависимости. Универсальность уравнения Ерофеева является одновременно его слабостью, ибо формальная применимость уравнения к набору экспериментальных данных не дает оснований ни для качественных, ни для количественных оценок, связанных с пониманием