Технология получения модифицированного ионами марганца (II) оксигидроксида алюминия нановолокнистой структуры и материалов на его основе

• Автор: Грязнова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ОКСИГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ С НАНОВОЛОКНИСТОЙ СТРУКТУРОЙ

1.1 Способы получения оксигидроксида алюминия с нановолокнистой

структурой

1.2 Свойства оксигидроксида алюминия с нановолокнистой структурой

1.3 Области применения оксигидроксида алюминия с нановолокнистой

структурой

1.4 Методы модифицирования наноматериалов

1.5 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Характеристика исходных материалов
2.1.1 Электровзрывной нанопорошок алюминия
2.1.2 Модификатор
2.2 Методы и методики проведения исследований
2.2.1 Получение нановолокон оксигидроксида алюминия
2.2.2 Модифицирование нановолокон оксигидроксида алюминия
ионами марганца (II)
2.2.3 Фотометрический метод определения марганца
2.2.4 Фотометрический метод определения железа общего и железа (II)
2.2.5 Методика определения содержания активного алюминия в электровзрывных нанопорошках
2.2.6 Определение элементного состава модифицированных образцов
2.2.7 Измерение pH водного раствора и
окислительно-восстановительного потенциала
2.2.8 Определение фазового состава модифицированных образцов
2.2.9 Дифференциально-термический анализ
модифицированных образцов
2.2.10 Определение морфологии образцов методами
электронной микроскопии
2.2.11 Измерение площади удельной поверхности
модифицированных образцов
2.2.12 ИК-спектроскопия модифицированных нановолокон
2.2.13 Методика исследования каталитических свойств
модифицированных нановолокон
2.2.13.1 Исследование каталитических свойств образцов в реакции окисления железа (II) до железа (III) и в реакции разложения пероксида водорода
2.2.13.2 Исследование каталитических свойств в реакции глубокого окисления метана
2.2.14 Хроматографическое определение состава газа
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ИОНАМИ МАРГАНЦА (II)
НАНОРАЗМЕРНОГО ОКСИГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ
3.1 Термодинамическое обоснование использования электровзрывного нанопорошка алюминия для получения
нановолокнистого оксигидроксида алюминия
3.2 Исследование кинетики взаимодействия электровзрывного нанопорошка алюминия с водой
3.3. Исследование кинетики модифицирования оксигидроксида алюминия ионами марганца (II)
3.4 Элементный и фазовый состав модифицированных нановолокон оксигидроксида алюминия
3.5 Морфология модифицированных
нановолокон оксигидроксида алюминия
ГЛАВА 4. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО ОКСИГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ И АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ
4.1. Исследование каталитических свойств модифицированного оксигидроксида алюминия на примере неорганических реакций
4.2. Исследование каталитических свойств модифицированного оксигидроксида алюминия в реакции окисления метана
4.3. Аппаратурно-технологическая схема получения катализатора
для реакции окисления метана
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Особый интерес вызывает получение нанообъектов со специфической формой (нановолокна, нанотрубки, нанопластины), .характеризующейся пространственной структурой с высокой удельной поверхностью. Одним из представителей таких материалов является оксигидроксид алюминия, обладающий волокнистой структурой, с высокой удельной поверхностью и положительным электрокинетическим зарядом. Этот материал нашел применение в качестве адсорбента для очистки водных сред от микроорганизмов и фильтра тонкой очистки воды от ионов мышьяка, железа, свинца, кадмия и т. д. [1-6]. Набор свойств данного материала определяется способом его получения, но часто возникает задача придания ему дополнительных свойств, которыми он не обладает. Эту задачу можно решить путем модифицирования материала. Методы модифицирования основаны на изменении поверхностных или объемных свойств. Примером модифицированных материалов могут служить лекарственные препараты нового поколения, построенные на новых принципах и выполняющие роль не только носителя лекарств, но и функциональной части лекарственного препарата [7]. На сегодняшний день методы модифицирования являются достаточно дорогостоящими и технически сложными. Поиск более простых и дешёвых способов расширения свойств наноматериалов является актуальным направлением.
Перспективным подходом представляется совмещение процессов получения и модифицирования. Это позволит значительно снизить себестоимость получаемых материалов, а также провести не только поверхностное, но объемное модифицирование. Такое совмещение актуально в производстве многих катализаторов, так как традиционные методы их получения многостадийны, что

модифицирующего материла раствором модификатора. В работе [62] описывается метод модифицирования оксигидроксида алюминия путем его пропитки коллоидным раствором серебра в течение от 0,5 до 1500 мин. Об адсорбции коллоидного серебра судили по снижению его концентрации в растворе в максимуме интенсивности полосы поглощения к = 390-400 нм в спектре. Модифицирование оксигидроксида алюминия проводили с целью устранения биообрастания сорбционного и фильтрационного материала за счет размножения адсорбированных материалом микроорганизмов. На рисунке 1.14 представлены микрофотографии модифицированных образцов.
500 нм
Рисунок 1.14 - Микрофотографии наноструктурного оксигидроксида алюминия с адсорбированными частицами коллоидного серебра
Исследование образцов в статических условиях показало, что через 24 часа экспозиции не наблюдается рост количества микроорганизмов на образцах материала. Исследования немодифицированных образцов показали, что уже через 72 часа эксперимента в фильтрате обнаруживаются бактерии Е coli, независимо от нагрузки, что свидетельствует о микробиологическом обрастании сорбирующего материала. Признаков биологического обрастания модифицированного материала не наблюдалось в течение 60 суток. При этом эффективность улавливания микроорганизмов составляла 100%, а сорбционная емкость - 105 КОЕ/см2.
В работе [63] показан метод модифицирования оксида алюминия оксидом кремния путем пропитки раствором тетраэтилортосиликата в этиловом спирте.