Радиационно-химическая трансформация элементных серы и фосфора в присутствии ионных жидкостей

• Автор: Занин, Алексей Андреевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Аллотропные модификации серы и их свойства

1.2. Теоретические основы процесса полимеризации серы

1.3. Аллотропные модификации фосфора и их свойства

1.4. Теоретические основы полимеризации белого фосфора в массе

1.5. Радиационноинициированная полимеризация элементного фосфора в неводных растворах

1.6. Ионные жидкости

1.7. Теоретические основы использования ионных жидкостей в синтезе полимеров

Заключение
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Исходные реагенты
2.2 Очистка используемых реактивов
2.3 Источники излучения и дозиметрия
2.4 Приготовление растворов
2.4.1. Приготовление раствора серы в бензоле
2.4.2. Приготовление растворов серы в системах бензолионная жидкость
2.4.3. Приготовление растворов серы в системах бснзолдимстилсульфоксидионная жидкость
2.4.4. Приготовление раствора фосфора в бензоле
2.4.5. Приготовление растворов фосфора в системах бензолионная
жидкость
2.4.6. Приготовление растворов фосфора в системах бензолионная
жидкость для синтеза фосфорсодержащих полимеров
2.5. Облучение образцов и подготовка их для анализа
2.5.1. Облучение образцов для исследования кинетических
характеристик процесса радиационнохимической
полимеризации элементной серы
2.5.2. Синтез фосфорсодержащих полимеров
2.5.3. Облучение образцов для исследования кинетических
характеристик процесса радиационнохимической
полимеризации элементного фосфора
2.6 Методики анализа исследуемых систем
2.6.1. Количественное определение элементной серы
2.6.2. Определение сероорганических соединений с группой 8Н
2.6.3. Методы исследования фосфорсодержащих полимеров
2.6.3.1. Рентгеновская дифрактометрия
2.6.3.2. Растровая электронная микроскопия
2.6.3.3. Инфракрасная спектроскопия
2.6.3.4. Элементный анализ
2.6.4. Определение элементного фосфора
3. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Результаты титриметрического определения содержания
остаточной элементной серы в исследуемых системах
3.2. Общие характеристики синтезированных фосфорсодержащих
полимеров
3.3. Изучение радиационнохимического процесса полимеризации
элементного фосфора в присутствии ионных жидкостей
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Радиационнохимическая трансформация элементной серы в
неводных растворах в присутствии ионных жидкостей
4.2. Радиационнохимическая трансформация элементного фосфора в неводных растворах в присутствии ионных жидкостей
4.3. Схема механизма и кинетические параметры радиационно
химической трансформации элементного фосфора в присутствии ионных жидкостей
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Существуют различные методы получения полимерной серы, обладающие рядом недостатков поддержание в процессе высоких температур в течение длительного времени, низкий выход конечного продукта, необходимость экстрагирования и т. Все это, а также нестабильность полимерной серы, получаемой традиционными методами, является причиной значительного интереса к разработке новой энерго и ресурсосберегающей технологии получения полимерной серы и ее стабилизации. На сегодняшний день основное место по производству полимерной серы занимают западные фирмы, такие как . Со. США и ii Германия, . Данные фирмы имеют запатентованные методики получения полимерной серы и ее стабилизаторов . На основе имеющихся литературных сведений можно сделать предположение о возможности получения различных серосодержащих соединений, в том числе и полимерной серы, в присутствии ИЖ, так как они, благодаря своим сильным поляризующим и сольватирующим свойствам, выполняют зачастую роль не только растворителя, но и катализатора, сокатализатора и стабилизирующей среды 6. Использование в таких процессах излучений высоких энергий позволило бы отказаться от энергозатратных высокотемпературных процессов. Соединения, содержащие фосфор, востребованы народным хозяйством. К настоящему моменту освоены и успешно функционируют производства по выпуску различной продукции, в основе которой лежат соединения фосфора, это фосфорорганические соединения, удобрения и др. Эти процессы характеризуются значительными энергетическими затратами и, зачастую, сопровождаются выбросами вредных веществ в окружающую природную среду. Одним из возможных путей решения данной проблемы может стать активное внедрение прямых методов синтеза фосфорсодержащих соединений из элементного фосфора с использованием экологически приемлемых растворителей. В настоящей работе решалась задача получения образцов полимерного фосфора в присутствии ионных жидкостей, в свою очередь являющихся зелеными растворителями, которые возможны для замены ими в технологических процессах токсичных и пожароопасных органических растворителей. Основные закономерности протекания реакции получения полимерного фосфора позволят получить информацию о влиянии ионных жидкостей разного состава на характер полимеризации. Настоящая работа выполнена в соответствии с Государственным контрактом . Проведение комплексных теоретических и прикладных исследований для разработки фундаментальных основ процессов синтеза и обоснования механизма формирования наноразмерных частиц модифицированных неорганических полимеров с использованием принципов зеленой химии, НШ3 Создание материалов с заданными свойствами на основе неорганических полимеров фосфора, проектом РФФИ 3а Влияние реакционной среды на закономерности образования полимерных форм элементного фосфора. Цель работы заключается в проведении сравнительного анализа процессов трансформации элементных серы и фосфора в неводных растворах в присутствии ионных жидкостей под действием ионизирующего излучения. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи синтезировать и изучить свойства фосфор и серосодержащих соединений определить основные характеристики протекающих процессов и предложить схемы их механизмов. Элементная сера известна большим количеством аллотропных модификаций при относительно низкой температуре и давлении , в свободном состоянии существует несколько из них рис. Наиболее распространенной является устойчивая при температуре ниже 8,5 К аформа ромбическая сера, представляющая собой прозрачные желтые кристаллы в виде октаэдров с плотностью 2, гсм3, выше 8,5 К стабильна рмодификация моноклинная сера с плотностью 1, гсм3 рис. При температуре плавления ТЛ 5 К эти модификации образуют жидкую фазу, содержащую молекулы с малым содержанием колец Бп с 6 п . При Т 2 К происходит фазовый переход жидкостьжидкость Xпереход, что обычно интерпретируется как полимеризации с раскрытием цикла из . Полимеризация обратима, происходит в равновесных условиях, это проявляется в изменении цвета, аномалиях в теплоемкости и коэффициенте объемного расширения и резком увеличении вязкости . В последнее время был обнаружен переход при высоком давлении в сверхпроводящее состояние с температурой Кюри Тс К . Рис.