Изучение адсорбции комплексов никеля, меди и железа с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов и ее влияние на структуру образующихся полимерных пленок

• Автор: Положенцева, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Введение

Глава 1 Аналитический обзор.

1.1 Поверхность раздела твердое телогаз

1.1.1 Изотерма Гснри.

1.1.2 Изотерма Ленгмюра.

1.1.3 Уравнение БЭТ.

1.2 Поверхность раздела твердое теложидкость

1.2.1 Решеточная модель. .

1.2.2 Модель двух фаз.

1.2.3 Термодинамическое описание адсорбции на границе

воздухраствор

1.2.4 Термодинамическое описание адсорбции на границе твердое
телораствор
1.3 Исследования в области полимерных комплексов переходных металлов с основаниями Шиффа.
1.3.1 Анализ экспериментальных данных по адсорбции комплексов металлов с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов
1.3.2 Модифицирующие слои на основе полимерных металлокомплексов
с основаниями Шиффа.
1.3.3 Процессы переноса заряда в полимерных комплексах поли
МСБсЫЩ
Глава 2 Методика исследований
2.1 Реактивы и методы их очистки.
2.2 Синтез комплексов меди II, никеля II, железа II и железа III с основаниями Шиффа
2.3 Адсорбционный метод
2.4 Методика хроновольтам перометрических экспериментов
2.5 Метод спектроскопии фарадеевского импеданса
2.6 Методика электронномикроскопических исследований
2.7 Методика исследования адсорбционных слоев методом атомносиловой
микроскопии.
Глава 3 Изучение адсорбции комплексов никеля с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов.
3.1 Расчет адсорбционных параметров для комплексов никеля II с основаниями Шиффа при их адсорбции на поверхности чешуйчатого графита.
3.2 Вычисление термодинамических параметров, характеризующих адсорбцию комплексов 1хЧ8а1Еп и М1СН8а1Еп на поверхности чешуйчатого графита.
3.3 Изучение изменения емкости двойного электрического слоя в растворах комплексов ГПаШп и ПСНзО8а1Еп различной концентрации
3.4 Изучение морфологии адсорбционного слоя методом атомносиловой микроскопии.
3.5 Изучение полимерных комплексов полиМ1СНзО8а1Еп и поли
М8а1Еп на поверхности стеклоуглерода
Глава 4 Изучение адсорбции комплекса меди с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов.
4.1 Расчет адсорбционных параметров для комплекса меди II с основаниями Шиффа при адсорбции на поверхности чешуйчатого графита
4.2 Вычисление термодинамических параметров, характеризующих адсорбцию комплекса Си8а1Еп на поверхности чешуйчатого 1рафита
4.3 Изучение изменения емкости двойного электрического слоя в растворах комплекса Си8а1Еп различной концентрации
4.4 Изучение морфологии адсорбционного слоя методом атомносиловой микроскопии.
4.5 Изучение полимерных комплекса полиСи8а1Еп на поверхности стеклоуглерода
Глава 5 Изучение адсорбции комплексов железа с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов.
5.1 Расчет адсорбционных параметров для комплексов железа II и железа III с основаниями Шиффа при их адсорбции на поверхности чешуйчатого графита.
5.2 Вычисление термодинамических параметров, характеризующих адсорбцию комплекса Ее8а1ЕпС1 на поверхности чешуйчатого
графита
5.3 Изучение изменения емкости двойного электрического слоя в растворах комплекса Ге8а1ЕпС1 различной концентрации
5.4 Изучение адсорбции комплекса е8а1ЕпС1 из ацетонитрилъных растворов на стеклоуглеродном электроде методом циклической
вол ьтамперометрии
Итоги работы и выводы
Список использованных источников


Обычно предполагается, что физическая адсорбция обусловлена силами взаимодействия молекул газа с поверхностью твердых тел и при адсорбции не происходит заметного изменения электронного строения адсорбирующихся молекул и твердой подложки. Физическая адсорбция является обратимой при понижении давления газа или повышении температуры адсорбция уменьшается. При химической адсорбции образуются химические связи между молекулами газа и подложкой, поэтому она в значительной мере, в отличие от физической адсорбции, определяется природой газа и подложки и состоянием поверхности последней. Связывание молекул с твердым телом при хемосорбции может быть настолько прочным, что при повышении температуры и понижении давления уже не удается выделить исходное вещество. Гак, при адсорбции кислорода на графите нагревание поверхности в вакууме приводит не к удалению кислорода, а к выделению с поверхности окиси углерода 2. Физическая и химическая адсорбция различаются и по характерным временам адсорбциидесорбции. Известно, что частота столкновений молекул газа с поверхностью твердого тела равна
где число молекул газа в единице объема ит тепловая скорость молекул. Не каждое столкновение молекул с твердой поверхностью приводит
к акту адсорбции. Чтобы произошла физическая адсорбция, молекула должна передать свою энергию либо твердому телу, либо другим молекулам. Обычно для потери энергии, достаточной для физического захвата молекулы, требуется несколько столкновений. Чтобы произошла химическая реакция, необходимо дополнительное время, которое затрачивается на перемещение молекул по поверхности до реакционного центра и собственно реакцию. Обычно химической адсорбции с необходимостью предшествует физическая адсорбция. По этой причине химическая адсорбция протекает существенно медленнее физической адсорбции. Точно рассчитать времена химической и физической адсорбции достаточно сложно, однако для обратного процесса десорбции это время можно определить по теплоте адсорбции. Оп теплота адсорбции т0 период молекулярных колебаний, составляющий порядка с, к постоянная Больцмана, Т температура. При теплоте адсорбции Оа кДжмоль время жизни молекул в адсорбированном состоянии составляет малые доли секунды. При а кДжмоль время жизни резко возрастает. Так, при 6 кДжмоль хемосорбция СО на 1 время жизни молекул в адсорбированном состоянии составляет почти м лет, что существенно превосходит возраст Земли 4. Простейшее уравнение изотермы адсорбции было предложено Генри. Эго уравнение может быть получено из условия равенства химических потенциалов молекул в газе и адсорбционном слое, если взаимодействием молекул в газе и в адсорбированном состоянии можно пренебречь, т. Г 1, Г поверхностный избыток избыток числа частиц в поверхностном слое. Стоящее в правой части 4 выражение не зависит от давления и величины адсорбции и представляет собой константу адсорбционного равновесия. Кц называется константой Генри, а само уравнение изотермой адсорбции Генри. Это уравнение показывает, что величина адсорбции пропорциональна давлению газа. Хотя изотерма адсорбции Генри пригодна лишь для очень малых значений величии адсорбции, когда можно пренебречь взаимодействием молекул в адсорбционном слое, константа Генри может с успехом использоваться при исследовании адсорбции при любых степенях заполнения поверхности. Уже на ранних стадиях исследования адсорбции было установлено, что изотерма Генри правильно описывает зависимость адсорбции от давления лишь при относительно малых давлениях. Генри рисунок 1. Наблюдаемые отклонения были объяснены Ленгмюром 6, который предложил изотерму, гораздо лучше соответствующую данным эксперимента. Рисунок 1. В модели Ленгмюра принимается, что на поверхности имеется определенное число центров адсорбции а. Молекулы газовой фазы, сталкиваясь с поверхностью, занимают эти адсорбционные центры. В то же время адсорбционные центры, уже занятые молекулами, могут освобождаться за счет вылета с них молекул, имеющих достаточную тепловую кинетическую энергию. В условиях равновесия число захватываемых в единицу времени молекул равно числу молекул, вылетающих в единицу времени из адсорбционных центров.