Формирование наноразмерных кластеров металлической платины мицеллярными агрегатами амфифильных соединений

• Автор: Низамеев, Ирек Рашатович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Нанокластеры. Основные понятия и особенности.

1.1.1. Классификация нанокластеров

1.1.2. Металлические кластеры.

1.1.3. Супрамолекулярные кластеры.

1.2. Применение методов АСМ при исследовании структуры и некоторых свойств поверхностных агрегатов амфифильных соединений и металлических кластеров.

1.2.1. Основные принципы сканирующей зондовой микроскопии

1.2.2. Основные принципы атомносиловой микроскопии.

1.2.3. Особенности и ограничения АСМ при изучении нанокластеров

1.3. Каталитические свойства металлических кластеров
1.4. Методы получения металлических кластеров.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Постановка задачи и объекты исследования.
2.2. Оборудование и программное обеспечение.
2.3. Топливный элемент
2.4. Ячейка для проведения циклической вольтамперометрии платинового катализатора топливного элемента
ГЛАВА 3. ПОВЕРХНОСТНЫЕ АГРЕГАТЫ АМФИФИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Супрамолекулярные кластеры на твердой поверхности
3.2. Самоорганизация цетилтриметиламмония бромида па границе раздела графитжидкость.
ГЛАВА 4. КЛАСТЕРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАТИНЫ.
4.1. Влияние структуры платинового катализатора на поляризационную кривую топливного элемента
4.2. Химическое осаждение металлических кластеров в присутствии различных амфифильных соединений.
4.3. Управляемая наноразмерная решетка из платины, полученная на основе мицеллярного шаблона СТАВ
4.4. Определение эффективной поверхности платинового катализатора мембранноэлектродных блоков топливного элемента при помощи потенциодинамического метода
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Основное содержание работы изложено в 7 публикациях, среди них 6 статей, опубликованных в 3 отечественных и 3 международных рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ приоритетность разработки подтверждена 1 патентом. По материалам диссертации также опубликовано 8 тезисов докладов на 3 международных и 5 Всероссийских конференциях. Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 0 страницах, содержит 7 таблиц, рисунок, 1 библиографическую ссылку. Диссертация состоит из введения, литературного обзора глава 1, экспериментальной части глава 2, обсуждения результатов главы 34, основных результатов и выводов, списка использованных источников и списка сокращений. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской Академии Наук в рамках госбюджетной темы Разработка методов синтеза соединений со связью фосфоруглерод и фосфоркислород основы создания функциональных материалов нового поколения гос. ЦКП Наноматериалы и нанотехнологии. ГЛАВА 1. Нанокластеры. В последнее десятилетие двадцатого века произошло выделение таких понятий, как нанокластер, наноструктура, и связанных с ними явлений в отдельную область физикохимии. Это произошло главным образом в результате значительного прогресса в получении и исследовании нанообъектов, возникновении новых наноматериалов, нанотехнологий и наноустройств 6. Достигнут замечательный прогресс в методах наблюдения и изучения свойств нанокластсров и наноструктур, связанный с развитием туннельной и сканирующей микроскопии, рентгеновских и оптических методов с использованием синхротронного излучения, оптической лазерной спектроскопии, радиочастотной спектроскопии, мессбауэровской спектроскопии и т. Вследствие обширности круга объектов, подходящих под определение нанообъектов, вводят классификацию нанообъектов. В ряде монографий на эту тему существуют различные подходы 7. Однако надо отметить, что классификация, связанная с происхождением и получением нанокластеров и наноструктур, наиболее полно характеризует особенности нанообъектов, поскольку именно новые методы и подходы их получения привели к стремительному развитию этой области. Эта классификация определяет также разграничение на изолированные нанокластеры и нанокластеры, объединенные в наноструктуру со слабыми или сильными межкластерными взаимодействиями или взаимодействием кластера с матрицей. В группу нанокластеров и наноструктур включаются твердотельные нанокластеры и наноструктуры, матричные нанокластеры и супрамолекулярные наноструктуры, кластерные кристаллы и фуллериты, компактированные наносистемы и нанокомпозиты, нанопленки и нанотрубки. Согласно 6 вводят следующие понятия и определения соответствующих кластеров. Молекулярные кластеры металлов это многоядерные комплексные соединения, в основе молекулярной структуры которых находится окруженный лигандами остов из атомов металлов. Кластером считается ядро, включающее более двух атомов. Металлический остов представляет собой цепи различной длины, разветвленные циклы, полиэдры и их комбинации. Молекулярные лигандные кластеры металлов образуются из металлокомплексных соединений в результате проведения химических реакций в растворе. Наибольшее распространение среди методов синтеза больших кластеров получили методы конденсации многоатомных кластеров и восстановление комплексов металлов. Газовые безлигандные кластеры получают в основном тремя основными способами с помощью сверхзвукового сопла, с помощью газовой агрегации и с помощью испарения с поверхности твердого тела или жидкости. Коллоидные кластеры образуются в растворах в результате химических реакций и могут иметь размеры от 1 до 0 нм. Они могут долго существовать в жидкой фазе, не осаждаясь и не коагулируя, благодаря слабым межкластерным взаимодействиям, зарядовому отталкиванию и пассивации поверхности. По отношению к жидкой фазе коллоидные кластеры могут быть разделены на две группы лиофильные гидрофильные и лиофобные гидрофобные.