Новые газохроматографические фазы на основе фуллерена

• Автор: Макаров, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ.

1.1. Иерархия углеродных структур и их физические характеристики.

1.1.1. Графит

1.1.2. Нанотрубки

1.1.3. Фуллерены.

1.1.3.1. Химические свойства фуллеренов

1.1.3.2. Разделение фуллеренов хроматографическими методами

1.2. Сорбционые материалы на основе углерода.

1.2.1. Методы характеристики поверхности и состава углеродных материалов.

1.2.1.1. Определение удельной площади поверхности

1.2.1.2. Микрофотографирование.
1.2.1.3. Массспектрометрическое исследование
1.2.2. Твердофазная экстракция с участием углеродных материалов.
1.3. Использование углеродных материалов в хроматографии
1.3.1. Сорбенты на основе графитированной сажи для газовой хроматографии.
1.3.2. Применение фуллеренов в газовой и жидкостной хроматографии.
1.4. Процессы комплексообразования с участием фуллеренов
1.4.1. Супрамолекулярная химия и комплексы типа гость
хозяин.
1.4.2. Физикохимические методы исследования комплексов
1.4.3. Методы количественной оценки комплексообразования
1.5. Хроматографические оценки селективности и эффективности разделения
1.5.1. Параметры хроматографического разделения.
Эффективность.
1.5.1.2. Селективность.
ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. . Реактивы и материалы
2.2. Подготовка хроматографических колонок
2.2.1. Неподвижная фаза для газовой хроматографии на основе Сбо
2.2.2. Подготовка фаз смешанного состава
2.2.3. Раскрытие нанотрубок и подготовка колонок на их основе
2.3. Модификация поверхности сорбента в тонкослойной хроматографии с использованием С6о
2.3.1. Модификация поверхности ТСХпластин краунэфирами и тетрафенилпорфирином
2.4. Анализ тестовых соединений на пластинках, модифицированных фуллереном Сбо.
2.4.1. Разделение смеси фуллеренов в режиме ТСХ.
2.5. Условия газохроматографического анализа и обработка результатов.
2.6. Использование фуллерена Сго в качестве сорбирующего элемента в режиме твердофазной микроэкстракции
2.6.1. Подготовка стержней для проведения твердофазной
микроэкстракции ТФМЭ
2.6.2. Подготовка концентрирующих элементовигл для ТФМЭ
2.6.2.1. Игла с фуллереновой сажей в качестве сорбирующего
элемента
2.6.2.2. Игла с дкбензокраун8 в качестве сорбирующего
элемента
2.6.3. Эксперименты в режиме твердофазной микроэкстракции
2.7. Контроль исследуемых образцов фуллерена методами высокоэффективной жидкостной хроматографии
2.8. Количественная оценка процессов комплексообразования в системе Сбо макроцикл.
2.8.1. Определение константы образования комплекса фуллерен РЦД.
2.8.2. Получение ассоциата Сю дибензокраун8
2.9. Характеристика углеродных нанотрубок измерение удельной площади поверхности, микрофотографирование.
2.9.1. Измерение удельной площади поверхности
2.9.2. Микрофотографирование углеродных нанотрубок.
2 Массспектроскопия углеродных материалов.
ГЛАВА 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ. 9э
3.1. Свойства и характеристика поверхностей углеродных
материалов фуллеренов и нанотрубок.
3.2. Стратегия выбора способа подготовки неподвижных фаз на основе Сбо и нанотрубок.
ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ФАЗ СМЕШАННОГО
СОСТАВА НА ОСНОВЕ С.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


За последние годы отмечен повышенный интерес к шарообразным молекулам углерода фуллеренам, однако, по существу была обойдена вниманием промежуточная структура поверхность, сохранившая бесконечной одну координату. Она должна иметь форму цилиндрических трубок различного диаметра, и поэтому это семейство называют нанотрубками, или тубуленалт. Можно предположить, что образованию тубуленов благоприятствует наличие структурных особенностей, которые, вероятно, служат достаточно жесткой образующей цилиндра, в то же время способствуя внеплоскостному искажению 1. Основные свойства перечисленных соединений представлены в табл. Таблица 1. Г ибридизация Длгаа связи, нм Плотность, гсм Крист. Алмаз Ч 0,8 3,5 Куб. Графит 5р 0,2 0,5 1,8 Геке. Фуллерен 0,,9 1,1 Молекулярная куб. Карбин зр а 0,,9 3 0, 1,7 Геке. Рассмотрим свойства структур с атомами углерода в Лгибридизации. Наиболее изученным к настоящему времени является графит. Далее следует самый распространенный из фуллеренов Сбо публикаций, посвященных углеродным нанатрубкам, крайне мало. Линейные размеры молекул фуллеренов лежат в диапазоне 6,7 А молекулы ассоциатов фуллеренов с различными соединениями могут иметь поперечные размеры А, однако, обычно они являются непрочными образованиями 3. Поперечный диаметр однослойных углеродных нанотрубок от А до долей мкм, в длину же они достигают от сотен ангстрем до десятков микрон. Внешний диаметр многослойных нанотрубок А, внутренний от до ТО А. Многослойные фуллероидные наночастицы астрапены имеют индивидуальные размеры преимущественно в диапазоне от 0 до А при незначительной асимметричности структуры. Графит, если рассматривать его идеализированную структуру, представляет собой непрерывный ряд слоев, состоящих из связанных друг с другом атомов углерода с образованием гексагонов, параллельных основной плоскости Рис. Рис. Атомы углерода в кристаллической решетке графита, соединяясь между собой, формируют шестичленные циклы, образующие сетку, весьма напоминающую пчелиные соты. Эти сетки расположены слоями друг над другом. Соседние атомы углерода внутри каждого слоя соединены прочными ковалентными связями. При этом сами слои в графите находятся на значительном расстоянии друг от друга 0,5 нм, что превышает более, чем в два раза, расстояние между атомами углерода в правильных шестичленных циклах гексагональной сетки 0,2 нм. По взаимному смещению этих слоев в плоскости различают гексагональную и ромбоэдрическую формы. В гексагональной слои чередуются по схеме АВАВ. АВСАВС. Содержание ромбоэдрической формы может достигать в природных графитах в искусственных она практически не встречается. Расстояние между любыми соседними атомами углерода в плоскости слоя равно 0, нм, междг слоями 0, нм. Каждый атом углерода в слое связан с тремя соседними атомами, и углы между связями СС составляют 0. В связях участвуют три валентных электрона из четырех оставшиеся электроны образуют общее электронное облако, что приводит к анизотропии физических свойств графита в направлениях, параллельном и перпендикулярном слоям. Графит вещество темносерого цвета с металлическим блеском. Эти атомы могут находиться В , Бр2 или гибридном состоянии. Графит может образовывать соединения включения с различными молекулами, которые внедряются между его слоями т. Среди таких структур известны соединения внедрения, например, между графитовыми слоями . В зависимости от типа образующихся связей слоистое соединение может сохранять электропроводность исходного графита или терять ее. Нанотрубки промежуточная форма между графитом и фуллереном. Впервые нанотрубки или тубулены были получены при электродуговом испарении графита в атмосфере аргона наблюдался рост углеродных игл диаметром 4 нм и длиной до 1 мкм на графитовом катоде 4. Структура соединений этого класса достаточно разнообразна. Нанотрубки можно представить в виде графитовых полотен, свернутых в рулон диаметром 5 А, длиной 4 А. Они могут быть одно и многослойными, с закрытыми и открытыми концами, могут различаться длиной и диаметром ,6. На Рис. В 8 наряд7 с нанотрубками тубуленами выделяют и другие несферичсские углеродные кластеры баррелены, муффены и др.