Золь-гель синтез каталитически активных наноархитектур на основе оксида алюминия

• Автор: Виноградов, Владимир Валентинович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Оксиды и гидроксиды алюминия.

1.1.1 Гидроксиды алюминия.

1.1.1.1 Синтез бемитового золя по методу Йолдаса.

1.1.1.2 Бемит как прекурсор наноструктур оксида алюминия.

1.1.2. Образование и кристаллическая структура активных

оксидов алюминия.

1.1.3. Строение поверхности оксида алюминия и его

реакционных центров.

1.2. Зольгель синтез оксида алюминия с нанопористой

структурой.
1.2.1. Основные закономерности зольгель синтеза.
1.2.2. Классификация нанопористых материалов.
1.2.3. Принципы темплатного подхода к синтезу неорганических
наноархитектур.
1.2.4. Золь гель синтез мезопорисгого оксида алюминия.
1.3. Методы синтеза наноструктурированных материалов на
основе оксида алюминия.
1.4. Перспективы применения наноструктурированных
материалов на основе А в гетерогенном катализе.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Описание используемых материалов и реактивов.
2.2. Методики синтеза наноархитектур на основе у А0з.
2.2.1. Синтез нанодисперсного порошка А.
2.2.2. Синтез наноструктурированных материалов на основе
2.2.3. Синтез наноструктурированных материалов на основе
СиуАОз.
2.3. Описание методик исследования физикохимических
свойств материалов. Методика измерения каталитической активности.
2.3.1. Низкотемпературная адсорбциядесорбция азота.
2.3.2. Рентгенофазовый анализ.
2.3.3. Малоугловая дифракция рентгеновских лучей.
2.3.4. Просвечивающая электронная микроскопия.
2.3.5. Атомносиловая микроскопия.
2.3.6. Инфракрасная спектроскопия.
2.3.7. Термический анализ.
2.3.8. Измерение каталитических свойств модельных образцов в
реакции разложения метанола.
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Физикохимические свойства гибридных органо
неорганических и мезоструктурированных материалов.
3.1.1. Физикохимические характеристики
наноструктурированных уА и Сиу А.
3.1.2. Физикохимические характеристики наноструктурированных уА и Сиу А,
полученных с использованием полиэтилеиимина.
3.1.3. Физикохимические характеристики наноструктурированных уА и Сиу А,
полученных с использованием додециламина.
3.1.4. Физикохимические характеристики наноструктурированных уАЬ и Сиу А,
полученных с использованием додецилсульфата натрия.
3.1.5. Выводы по физикохимическим характеристикам,
синтезированных наноструктурированных образцов.
3.2. Исследование каталитических свойств модельных
образцов.
3.2.1. Разложение метанола на алюмооксидных катализаторах.
3.2.2 Разложение метанола на медьсодержащих алюмооксидных
катализаторах.
ВЫВОД1Л
СПИСОК ЦИТИРУ ЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


Многие исследования были посвящены разработке надежных методов определения активности, которая, как было установлено, значительно отличалась не только от характеристик различных известных к этому времени адсорбционных и каталитических процессов, но также от свойств многих уже доступных образцов природного и синтетического оксида алюминия. Значительные усилия были затрачены на выяснение проблем, связанных с термодинамическим и кинетическим аспектами адсорбции и катализа на оксиде алюминия. Когда повысился интерес к более фундаментальным проблемам, стало возможным и получение новых опытных данных, особенно в результате усовершенствования методов рентгенографии, электронной микроскопии и ИКспектроскопии. Было показано, что такие важные для адсорбционной и каталитической активности характеристики, как кристаллическая структура, строение пор и химическая природа поверхности, в значительной степени определяются различимыми факторами в процессе получения оксида алюминия. Выявление связи между методом получения и свойствами конечных продуктов основная задача сегодняшней пауки. Активный оксид алюминия получается преимущественно методом термической дегидратации. Наиболее впечатляющие результаты в последнее время были получены при выяснении сложного механизма дегидратации гидроксида и при идентификации большого числа кристаллических форм оксида алюминия, многие из которых могут встречаться в активном оксиде алюминия. В литературе описаны различные модификации тригидроксида алюминия А1ОНз, причем наиболее часто встречаются гиббсит в немецких и французских работах его называют гидраргиллитом, байерит и нордстрандит. Моногидроксид алюминия АЮОН известен в двух модификациях диаспор и бемит рис. Здесь используются эти более простые названия в соответствии с рекомендациями Международного симпозиума по номенклатуре в Мюнстере . Помимо этих кристаллических фаз, которые довольно хорошо определены и тщательно изучены, в последние годы опубликованы данные о ряде новых гидратов. А, предлагается туканит кристаллическая фаза состава А0з3,5Н, обнаруженная в природе, а также синтезированная в лаборатории. Гидрат состава 5А0зН, названный тодитом, как установлено более поздними работами, оказался разновидностью Л содержащей 0, 0, моля адсорбированной воды. Рис. Эти новые формы еще не полностью описаны, и в последующем обсуждении речь будет идти только о гиббсите, байерите, нордстрандите, диаспоре и бемите. Описание этих модификаций покажет, как небольшие искажения структур могут быть причиной возникновения новых форм, характеризующихся иными рентгенограммами. Более того, внедрение воды в межслосвые пространства может привести к отклонениям от составов А0зЗН и ЛН. Таким образом, могут оказаться реальными некоторые из упомянутых выше новых форм, причем можно предвидеть в будущем открытие дополнительных разновидностей. Гиббсит самый известный тригидроксид. Он входит в виде основной составной части в бокситы Северной и Южной Америки. Гиббсит наиболее важный технический продукт, так как является промежуточным веществом в производстве металлического алюминия из бокситов процесс Байера. В этом процессе концентрированный раствор алюмината натрия медленно охлаждается в присутствии затравочных зародышей кристаллизации. Полученный таким способом гиббсит состоит из почти сферических кристаллических конгломератов, которые легко поддаются фильтрованию. Этот метод можно использовать также для лабораторного получения гиббсита . В более подходящих лабораторных методах приготовления гиббсита растворы алюмината натрия нейтрализуют углекислым газом. При температурах, превосходящих С, и более низких значениях , чем указанные на схеме, протекают различные иные превращения. Оптимальными условиями для получения чистого гиббсита являются С и . Ниже С гиббсит кристаллизуется в виде гексагональных пластинок с диаметром около 1мк. При С и более высоких температурах образуются гексагональные палочки с размерами приблизительно ЗХЗХмк. Было найдено, что природный и синтетический гиббсит всегда содержит 0,,3 Ыа.