Синтез и физико-химические свойства соединений внедрения в системе графит - азотная кислота

• Автор: Тверезовская, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Графит и его соединения

1.2. Общие закономерности образования СВГ с кислотами

1.3. Структура и свойства растворов НЫ.

1.4. Методы получения нитрата графита

1.4.1. Газофазный метод.

1.4.2. Жидкофазный метод

1.4.3. Электрохимическое окисление графита в .

1.5. Состав и структура нитрата графита

1.6. Свойства нитрата графита

1.7. Гидролиз соединений внедрения графита с кислотами.

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные вещества.
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.
2.2.2. Гравиметрия
2.2.3. Потенциометрия.
2.2.4. Калориметрия
2.2.5. Термический анализ.
2.2 6. Определение электропроводности.
2.3. Методика синтеза нитрата графита
2.3.1. Методика жидкофазного внедрения
2.3.2. Методика электрохимического синтеза
2.4. Методика гидролиза нитрата графита и определения степени термического расширения.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Потенциометрическое исследование растворов .
3.2. Спонтанное внедрение
3.3. Калориметрическое исследование реакции самопроизвольного внедрения в графит
3.4. Анодное окисление графита в растворах
3.4.1. Анодное окисление графита в при I мкА.
3.4.2. Анодное окисление графита в при I 0 мкА.
3.4.3. Анодное окисление графита в при I 1,5 мА
3.5. Сравнительный анализ результатов по спонтанному и электрохимическому внедрению в графит
3.6. Физикохимические свойства нитрата графита.
3.7. Технологические аспекты работы.
4. ВЫВОДЫ.
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Полученные таким путем мембраны обладают катионообменными свойствами, пригодны для создания ионселективных электродов и опреснения воды методом обратного осмоса ,. Фториды графита С4Г, СБ по многим своим свойствам аналогичны окиси графита, в частности их структура также характеризуется наличием изогнутой сетки . Значительно болсс широк класс соединений внедрения в графит. Они имеют переменный состав и регулярное строение. Кроме того, нарушается порядок чередования слоев, характерный для монокристаллического графита 1,8,,. Химическое сродство, геометрический фактор определяют возможность внедрения данного вещества в графит. Благодаря своему полуметалл и чес кому характеру, графит представляет собой амфотерную матрицу для внедрения как электроиодонорных, так и электроноакцепторных интеркалятов. Таким образом, вещества, способные внедряться в графит, разделяются на две большие группы доноры и акцепторы электронов 8. Щелочные и щелочноземельные металлы, их сплавы, лантаниды, ассоциаты этих металлов с водородом, полярными аммиак, амины и ароматическими молекулами являются донорами электронов. При внедрении они частично теряют свои валентные электроны, обеспечивая появление свободных электронов на графитовых слоях. Соответствующие СВГ донорного типа легко окисляются на воздухе и многие пирофорны. Галогены, интергалоиды, галогениды и оксигалогениды, кислотные оксиды Х5, БОз, сильные кислоты Ьренстсда НМ, Н2Б, НС4 акцепторы электронов. Эти вещества окисляют графит, облегчая внедрение анионов и вызывая появление дополнительных делокализованных дырок 8. Образующиеся соединения акцепторного типа легко разлагаются иили гигроскопичны. В настоящее время синтезировано большое количество СВГ как донорного, так и акцепторного типа. Примерами соединений первого типа являются С4К, С8К, СК, СвСа, Сл, СДд, С8ЯЬ, С6Ва, С6Еи 2, ,. Акцепторные СВГ, как правило, имеют более сложный состав С9ЛЮ3, С5СиС, С2АиС1з, СцАбРз, СС1, СНБОНОд, СЫЗПХ . Кроме того, известны соединения внедрения, в которых межслоевыс пространства попеременно заняты двумя различными компонентами. Эго так называемые гетеросоединения, типичным примером последних является СВГ с СиСЬ и 1С1 . В некоторых случаях возможно образование коинтеркалнрованных смешанных СВГ, содержащих два ннтеркалята в каждом заполненном мсжслосвом пространстве. Коинтеркалированные и гетеросоедннения представляют собой достижения последних лет в препаративной химии СВГ. Они еще больше расширяют возможности получения новых материалов с уникальным набором физикохимических характеристик. Наиболее общим и характерным свойством СВГ является наличие целою спектра соединений, различающихся чередованием слоев графита и интеркалята, т. Они называются ступенями. Классическое понятие ступени для СВГ ввел в конце х годов Рюдорфф рис. Номер ступени равен числу графитовых сеток между ближайшими слоями внедренного вещества. Классическая модель постулирует как сохранение плоскою строения углеродных слоев на всем протяжении кристалла, так и независимость структуры внедренного слоя от номера ступени во всем объеме образца СВГ. Концепция Рюдорффа предполагает, что толщина незаполненною межслоевого пространства всегда остается равной 3, А. Основной характеристикой ступени является период идентичности периодически повторяющийся структурный фрагмент в направлении тригональной оси с. Ф межплоскостное расстояние между графитовыми сетками, содержащими внедренное вещество Г0 3, А п номер ступени. Рис. ДюмаЭрольда 1с период идентичности слой графитаслой внедренного вещества. Совокупность аналитических, дилатометрических, пикномстрических методов наряду с изучением 1 рефлексов позволяет определить состав и номер ступени СВГ. Однако для большинства соединений внедрения известны лишь значения периода идентичности, полученные изданных РФ А. Известно, что реакция внедрения протекает по стадиям первоначально образуются высшие разбавленные ступени, затем низшие, более насыщенные. Сразу встает вопрос, каким образом осуществляются переходы типа ступень п1 ступень п. Полученные в последние годы экспериментальные данные не согласуются с концепцией стушенного строения СВГ в ее классическом виде.