Термодинамика адсорбции органических соединений на кремнеземном и углеродном адсорбентах, модифицированных моно- и полимолекулярными слоями жидких кристаллов

• Автор: Кураева, Юлия Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 200 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Типы углеродных и кремнеземных адсорбентов

1.2. Термодинамические характеристики адсорбции органических соединений различных классов из газовой фазы на углеродных и кремнеземных адсорбентах
1.3. Изменение термодинамических характеристик адсорбции при модифицировании адсорбентов высококипящими органическими соединениями

1.4. Модифицирование адсорбентов с помощью моно и полислоев жидких кристаллов

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Объекты исследования

2.2. Приготовление модифицированных адсорбентов и заполнение газохроматографических колонок
2.3. Определение удельной поверхности и пористой структуры исследованных адсорбентов
2.4. Методика определения термодинамических характеристик адсорбции из газохроматографических данных
2.5. Статистическая обработка экспериментальных данных
2.6. Методика молекулярностатистического расчета констант Генри адсорбции на поверхности графитированной термической сажи
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АДСОРБЕНТОВ И ХАРАКТЕРА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЗОГЕННОГО МОДИФИКАТОРА НА ПОВЕРХНОСТИ АДСОРБЕНТАНОСИТЕЛЯ
3.1. Геометрическая структура силохрома С0, модифицированного жидкими кристаллами ,
3.2. Изучение геометрической структуры адсорбента сагЬораск В, модифицированного жидкими кристаллами
3.3. Определение характера распределения мезогенного модификатора в порах адсорбентаносителя по данным хроматографического удерживания
4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АДСОРБЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА КРЕМНЕЗЕМНОМ АДСОРБЕНТЕ, МОДИФИЦИРОВАННОМ ЖИДКИМИ КРИСТАЛЛАМИ
4.1. Влияние количества нематического 4метокси4этоксиазоксибензола, нанесенного на силохром С0, на термодинамические характеристики адсорбции органических соединений разных классов
4.2. Термодинамические характеристики адсорбции органических соединений на силохроме С0, модифицированном монослоями холестерилового эфира япентилоксибензойной кислоты и терефталиденбио2метилбутилового эфира аминобензойной кислоты
4.3. Влияние строения молекулы жидкокристаллического модификатора на сорбционные свойства модифицированного силохрома
5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АДСОРБЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА УГЛЕРОДНЫХ АДСОРБЕНТАХ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ МОНОСЛОЯМИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ
5.1. Термодинамические характеристики адсорбции органических соединений на адсорбенте сагЬораск В, модифицированном монослоями холестерилового эфира япентилоксибензойной кислоты и терефталиденбяс2метилбутиловго эфира аминобензойной кислоты
5.2. Влияние природы исходного адсорбентаносителя на сорбционные свойства модифицированных жидкими кристаллами адсорбентов
5.3. Изучение сорбционных свойств адсорбента сагЬораск У, модифицированного монослоем терефталиденбис2метилбутиловго эфира аминобензойной кислоты
6. ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


По сравнению с активным углем структуры углеродного волокнистого материала актилена и углеродного молекулярного сита более упорядочены. Различие в компоновке углеродных слоев в объеме наноструктуры определяет строение поверхностных слоев и, соответственно, многообразие и особенности адсорбционных свойств углеродных материалов 4. Фуллерены согласно рекомендациям ИЮПАК определяются как замкнутые сферические многогранники, целиком построенные из трижды координированных атомов углерода, имеющие пентагональных и п2 гексагональных граней, где п. Их названия записываются как фуллерен, фуллерен и т. Наиболее стабильными являются те фуллерены, которые описываются правилом изолированных пентагонов, т. Молекула Сбо наиболее симметричная из всех возможных в грехмерном пространстве. Доступная внутренняя полость имеет радиус 1,7 А, диаметр описанной вокруг фуллерсна сферы 7,1 А 3. Рис. Структура фуллерена и фуллерена 2. Такие свойства фуллерена, как термическая стабильность Сбо испаряется при температуре около 0 С и возгоняется без разложения нагревание до 0С в течение более чем мин приводит к разложению кристаллов фуллерена на аморфный углерод, устойчивость к окислению и способность к донорноакцепторным взаимодействиям, позволяют его рассматривать в качестве потенциального сорбента для газовой хроматографии 3. С г начались интенсивные исследования новых углеродных адсорбентов углеродных нанотрубок 3, . Уникальные электронные свойства и теплопроводность наночастиц выше, чем у алмаза обуславливают их высокую механическую прочность и упругость. Углеродные наночастицы открывают огромные возможности для создания новых материалов. Нанотрубки состоят из двух половинок фуллерена и цилиндра из шестиугольников. В свою очередь цилиндр состоит из свернутого графитового слоя. Нанотрубки могут быть одно и многослойными, с закрытыми и открытыми концами, различаться длиной и диаметром 3. Получить однослойные нанотрубки можно ограниченным числом способов, и в зависимости от способа сворачивания графитового слоя образуются трубки разной хиральности, то есть с Разной укладкой шестичленных углеродных циклов относительно оси трубки рисунок 3. Диаметр однослойных трубок составляет приблизительно 0,,0 нм, а длина их может быть в пределах от сотни нанометров
до микрометра . Рис. В одностеночных углеродных нанотрубках существуют два различных участка для адсорбции молекул. Вопервых, это внутренняя поверхность нанотрубок, которая открывается после термообработки нанотрубок в среде кислорода или двуокиси углерода. Вовторых, это поверхность промежуточных каналов между трубками рис. Рис. Поперечное сечение одностеночных углеродных нанотрубок, на котором два адсорбционных участка внутренняя поверхность нанотрубок i А и поверхность промежуточных каналов i В . Изучение свойств углеродных нанотрубок показало, что они могут применяться в качестве адсорбентов для улавливания и концентрирования ЛОС, а также адсорбентов для газовой хроматографии. Так, сопоставление хроматографических свойств многослойных углеродных нанотрубок и В, имеющих близкое значение удельной поверхности, показало, что нанотрубкй являются более подходящим адсорбентом для разделения соединений с относительно низкими температурами кипения . Ко второму типу адсорбентов относятся кремнеземные адсорбенты. Это специфические адсорбенты, на поверхности которых сосредоточены положительные заряды на гидроксильных группах. Молекулы, способные к специфическому межмолекулярному взаимодействию, адсорбируются на таких адсорбентах специфически, причем на гидроксилированных поверхностях с образованием водородных связей с гидроксильными группами поверхности 1. Наибольшее распространение в хроматографии нашли аморфные пористые кремнеземы. Аморфный кремнезем состоит из тетраэдров i, которые ориентированы в пространстве случайным образом. Поверхность таких адсорбентов химически и геометрически неоднородна. На поверхности кремнезема имеются силанольные и силоксановые группы в зависимости от степени дегидроксилирования поверхности их соотношение может сильно изменяться.