Модифицированные углеродные волокна : сорбционные и электрохимические свойства

• Автор: Земскова, Лариса Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 339 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. УГЛЕРОДНЫЕ ЮКНА

1.1 .Общие сведения об углеродных волокнах

1.2.Получение углеродных волокон

1.3.Принципы и основные направления применения углеволокнистых адсорбентов

1.4.Структурные модели углеродного волокна

1.5.Особенности фильтрационных процессов с использованием АУВ

1 .б.Получение модифицированных волокон и новые функциональные

материалы на их основе

1.7.Углеродные материалы как адсорбенты в водных средах
1.7.1. Адсорбция углеродными волокнами неорганических веществ
1.7.2. Электрохимические методы извлечения металлов из растворов
1.8.Углеродные волокна для использования в электрохимических целях
1.8.1. Двойнослойная емкость. Общие понятия и определения
1.8.2. Влияние поверхностных функциональных групп
1.8.3. Корреляция пористой структуры с электрохимическими свойствами активированных углеродных материалов
1.8.4. Композиты на основе углеродных волокон
1.9. Выводы
ГЛАВА 2. КОМПОЗИТЫ ОКСИД ТИТАНАУГЛЕРОД
2.1 .Принципиальные подходы к методам получения
2.1.1. Синтетические методы для получения наноструктур ТЮ2
2.2.Композиты ТЮ2углеродные материалы
2.3.Сорбционные свойства ТЮ2 материалов
2.4.Характеристика композитовТЮ2углеродное волокно
2.4.1. Использование методов СЭМ и АСМ
2.4.2. Использование электрохимических методов
2.4.3. Использование сорбционных методов
2.5.Выводы
ГЛАВА 3. КОМПОЗИТЫ МпУГЛЕРОД
3.1 .Структурные особенности оксидов марганца
3.2.Сорбенты
3.2.1. Структурное модифицирование оксидов марганцаШ, IV
при синтезе селективных сорбентов
3.2.2. Сорбенты на углеродных носителях
3.3. Электрохимические свойства диоксида марганца и композитов Мпуглеродные материалы
3.3.1. Общие сведения
3.3.2. Методы получения оксидов марганца для электрохимических конденсаторов
3.3.3. Факторы, влияющие на электрохимические свойства композитных электродов
3.3.4. Исследование электрохимических характеристик композитов Мпуглероднос волокно
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. КОМПОЗИТЫ ЫЮУГЛЕРОД
4.1 .Гидроксиды никеля
4.1.1. Факторы, определяющие свойства гидроксида никеля
4.2.Методы получения гидроксида никеля 4 4.3.Электрохимическое осаждение мсзопорисгых пленок гидроксида
никеля из разбавленных растворов сурфактантов
4.4.Композиты Ы1ОН2углеродныс материалы
4.5.Композиты ГЛОуглеродное волокно
4.5.1. Электрохимическое поведение композитов ЕЛОуглсроднос волокно
4.6.Выводы
ГЛАВА 5. СОРБЕНТЫ ПА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА СТРУКТУРА И СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
5.1 .Исходный хитозан, общие сведения
5.2. Модификация хитозана
5.2.1. Методы физической модификации
5.2.2. Методы химической модификации
5.3.Примеры использования хитозана для извлечения металлов
5.3.1. Извлечение медиП сорбентами на основе хитозана
5.3.2. Сорбенты на основе хитозана для решения радиохимических задач
5.4.Получение новых сорбционных материалов на основе УВМ
5.4.1. Оценка сорбционных характеристик хитозануглсродных материалов
5.4.2. Исследование закономерностей сорбции СиП на волокнистых хитозануглеродных материалах
5.4.3. Электросорбционные явления при концентрировании Си
5.5.Извлечение анионов хитозаном и его производными
5.6.Сорбция рения хитозануглсродными волокнистыми материалами
5.6.1. Извлечение рения хитозануглсродными материалами из водных растворов
5.6.2. Влияние конкурирующих ионов на сорбцию рения из минерализованных растворов
5.6.3. Исследование динамики сорбции рения из сульфатохлоридного раствора
5.6.4. Регенерация рения с хитозануглеродных сорбентов
5.7.Извлечение молибдена с использованием ХУМ
5.8.Морфология поверхности в зависимости от потенциала, температуры
5.9.Оценка поверхностных характеристик хитозануглеродных материалов электрохимическими методами
5.9.1. Исследование электрохимических характеристик хитозануглеродных материалов на основе Актилена
5.9.2. Исследование электрохимических характеристик хитозануглеродных материалов на основе ткани Бусофит
5.9.3. Исследование характеристик ХУМ0 на основе Актилена
и его термообработанного производного
5.9.4. Взаимосвязь электрохимических и структурных характеристик ХУМ
5 Исследование поверхности хитозануглеродных сорбентов методом РФЭС
5 Органоминеральные композиты на основе хитозана
. Композиты оксид никеляуглеродное волокно, полученные в присутствии хитозана в качестве темплата
5 Композиты хитозанзолотоуглеродное волокно
5 Коммерческие критерии выбора хитозановых сорбентов
5 Выводы
ГЛАВА 6. МЕТОДЫ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ
6.1 .Электросорбция урана на углеродных материалах
6.2.Использование углеродных материалов для удаления стронция
из растворов
6.3.Определение Си в природных водах с предварительным
концентрированием на волокнистом хитозануглеродном сорбенте 5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Схемы устройства для анодного окисления углеродного волокна приведены на рис. Новый подход к окислительной поверхностной обработке углеродного волокна для увеличения смачиваемости поверхности заключается в использовании газообразного фтора фторазотная смесь или смеси фтора с кислородом. Установлено, что кристаллическая структура углеродного волокна не изменяется при обработке реакционной смесыо с мольным содержанием кислорода 0. Па. Поэтому обработка смесыо фторкислород при комнатной температуре подходит только для модификации поверхности волокна . Введение серосодержащих групп в углеродные материалы, в том числе в углеродные волокна, осуществляют распространенными сульфирующими агентами, такими как концентрированная серная кислота, олеум, газообразный серный ангидрид. В результате такой обработки образуются полифункциональные катиониты 4, . Различные количества серы могут быть введены в углеродные материалы при нагревании в присутствии элементарной серы и различных ее соединений, например сероводорода, сероуглерода и диоксида серы . В присутствии серы и сероводорода на поверхности образуются сульфидные и гидросульфидные группы. Обработка сероводородом активированного углеродного волокна при температуре С способствует формированию в сорбционном материале различных Бсодсржащих групп . Это обеспечивает селективные свойства сорбента по отношению к халькофильным элементам при извлечении их из водных солевых растворов типа морской воды . Модификация углеродных материалов металлами может быть выполнена как солями металла, так и металлами в элементарном состоянии. Первая группа материалов может быть получена любым методом получения из растворов. Вторая группа материалов может быть получена путем одновременного формирования волокна с закреплением в их структуре дисперсий металлов либо с последующим вакуумным напылением металлов на поверхность филаментов, электрохимическим восстановлением металлов, химическим и термохимическим восстановлением металлов в фазе волокна, а также восстановительной адсорбцией в фазе волокна . Обработка железом активированных углеродных материалов, в том числе углеродных волокон, может быть проведена двумя способами ионным обменом и методом импрегнирования избытком раствора. Ш, фильтруется и после промывки высушивается. При обработке методом импрегнирования углеродный материал помещается в раствор хлорида железаШ. Раствор медленно выпаривается, остаток прогревается в инертной атмосфере при 0 С, промывается водой и высушивается. При этом емкость модифицированных соединениями железа материалов но отношению к растворенным органическим веществам увеличивается . Модификация металлами может быть выполнена методами электроосаждения с использованием активированных углеродных волокон в качестве электродов. Медь и никель, осажденные в металлическом состоянии на поверхность углеродного волокна, существенно улучшают каталитическую конверсию 0 по сравнению с необработанным металлами активированным волокном, несмотря на то что удельная поверхность композитов СиАУВ и объем микроиор уменьшаются в ходе обработки , . Установлено, что металлическая медь на поверхности АУВ самоокисляется в Си и далее в СиО . Хотя области применения металлсодержащих волокон расширяются, им находятся новые сферы приложения, возможности использования данных материалов в полной мере еще не изучены. Уже сейчас понятно, что металлизированные углеродные волокна могут быть использованы в качестве электропроводящих материалов. Волокна с включением платиновых металлов, никеля, меди каталитически активны. Никель, железо, кобальтсодержащие волокна обладают магнитными свойствами. Экранирующие электромагнитные помехи покрытия изготавливают как из обычных углеродных волокон, так и с использованием УВ, покрытых слоем никеля, меди или другого металла 1. Некоторые волокна, содержащие в своей структуре металлическое серебро, медь, обладают биологической активностью . Для формирования покрытий на волокнах используются различные методики, такие как абляция с помощью лазерного облучения, напыления, зольгель, электрохимические методы и др.