Фотокаталитическая селекция изотопов углерода на поверхности полупроводниковых наночастиц

• Автор: Турубаров, Сергей Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .

1. Методы разделения изотопов углерода и их применение .

1.1. Применение изотопов углерода.

1.2. Способы получения изотопов углерода

2. Спектральные особенности молекул адсорбированных на поверхности металлов и полупроводников

2.1. Общая характеристика эффекта комбинационного рассеяния света

2.2. Теоретические модели эффекта гигантского комбинационного рассеяния света

2.3. Спектр гигантского комбинационного рассеяния света молекулами СО, адсорбированными на поверхности электропроводящих наночастиц

3. Рабочие материалы, методы получения и аналитические методики.

3.1. Физикохимические свойства оксида индия, легированного оловом .

3.1.1. Структура оксида индия III
3.1.2. Структура оксида индия III, легированного оловом
3.2. Методика получения образцов нанодиспсрсного 1ТО
3.2.1. Способы синтеза нанодисперсного оксида индия, легированного оловом .
3.2.2. Зольгелг,метод получения рабочих образцов оксида индия, леги
рованного оловом
3.2.3. Дисперсность и морфология оксида индия, легированного оловом
3.3. Методы анализа веществ и материалов
3.4. Обоснованность применения полупроводникового нанодисперсного оксида индия, легированного оловом, в качестве материала для фотокаталитического разделения изотопов.
4. Селекция изотопов углерода при фотокаталитическом окислении СО на поверхности полупроводниковых наночастиц
4.1. Модельное описание функциональных свойств системы проводящих наночастиц
4.2. Изотопселсктивиое возбуждение молекул излучением СОлазера .
4.2.1. Расчет контуров поглощения излучения и селективности
возбуждения молекул СО и СО в ИКдиапазоне.
4.2.2. Результаты расчетов.
4.3. Реакция фотокаталитического окисления СО
4.4. Кинетические аспекты процесса фотокаталитического разделения
изотопов углерода
4.5. Статикотермодинамическое описание процесса разделения изотопов углерода в условиях фотокаталитического окисления
4.6. Эксперименты по разделению изотопов углерода.
4.7. Расчет коэффициента разделения и погрешности его определения.
4.8. Механизм фотокаталитического разделения изотопов углерода .
4.9. Рекомендации по практическому использованию результатов исследований
Заключение .
Список литературы


Описывается физикохимическая модель и механизм процесса селекции изотопов углерода на поверхности наноразмерных полупроводниковых частиц в условиях селективного возбуждения и эксперименты по разделению изотопов углерода. Даны рекомендации по практическому использованию результатов и рассмотрены перспективные области их применения. Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один элемент периодической системы Д. И. Менделеева. Углерод является важнейшим биогенным элементом, составляющим основу жизни на Земле, выступает в роли структурной единицы огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечивающих их жизнедеятельность биополимеры, а также многочисленные низкомолекуляриьте биологически активные вещества витамины, гормоны, медиаторы и др. Значительная часть необходимой организмам энергии образуется в клетках за счет1 окисления углерода. Возникновение жизни на Земле рассматривается в современной науке как сложный процесс эволюции углеродистых соединений 7. Согласно 8, среднее содержание углерода в земной коре соответствует 0,40,5 от ее общей массы. В странах, богатых известняками углекислый кальций, количество углерода достигает . Значительная часть этого запаса углерода образовалась в основном за счет останков живых существ и растений, погребенных под слоями наносов. Как показали химические исследования продуктов вулканизма 9, первичными соединениями углерода, возникшими помимо участия организмов в его накоплении, являются углекислота, окись углерода, углеводороды и некоторые производные муравьиной кислоты, которая может образовываться при нагревании путем восстановления углекислоты в присутствии воды. Угольная кислота, выделяется вулканами в огромных количествах и затем равномерно распределяется в атмосфере. Она составляет 0, от общей массы нижних слоев атмосферы. Общий запас углерода в атмосфере исчислен в 0 биллионов кг это только 3 массы углекислоты, остальные 8 приходятся на кислород. Углерод широко распространен также в космосе, на Солнце он занимает четвертое место после водорода, гелия и кислорода. Углерод является источником как натуральных, так и синтетических органических молекул, и основные его запасы характеризуются довольно широким коридором изотопного отношения содержание С колеблется от 1 для углерода в морских продуктах до в природном газе . В различных местах земного шара изотопный состав остается стабильным. Изотопный состав атмосферного углерода является сырьевым источником углерода для процесса фотосинтеза в растениях и варьируется от 7 над океаном до над сельскими районами суши, расположенными на значительных расстояггиях от океана. Изотопные вариации также могут быть вызваны ростом содержания СОг в результате сжигания органического топлива, в соответствии с географическим местоположением и сезонными изменениями. Для растений на суше содержание С может варьироваться в широких пределах от 8 до . Концентрация С зависит от механизма фотосинтеза. В растениях с механизмом фотосинтеза типичный диапазон концентрации
С лежит в пределах . Величины С для сухопутных животных и человека в том числе лежат в пределах . Изменения изотопных отношений внутри этих пределов для живых организмов происходят вдоль цепей питания. Нефть и уголь, являющиеся предшественниками большинства продуктов органического и промышленного синтеза, показывают содержание С в пределах между и , а некоторые в диапазоне от до . Самые большие
концентрации С характерны для природного газа, они лежат в диапазоне от до . Кроме стабильных изотопов углерода в природе распространен радиоактивный ,4С в организме человека его содержится около 0,1 мкКи. С образуется в атмосфере иод действием космического излучения из атмосферного азота. Углерод образуется и в земной коре, но с небольшой скоростью. Использование изотопов углерода в биологических и медицинских исследованиях позволило достичь высоких достижений в изучении обмена веществ и круговорота углерода в природе.