Влияние структурных параметров оксида алюминия различной модификации на кислотно-основные свойства его поверхности

• Автор: Иконникова, Ксения Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И КИСЛОТНОСНОВНЫХ СВОЙСТВАХ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ.

1.1 Гидроксиды и гидроксоаквакомплексы алюминия.

1.2 Оксиды алюминия, их структура и реакционная способность.,

1.3 Общие положения строения поверхностных кислотноосновных центров

1.4 Модели поверхности и строения кислотноосновных центров оксида алюминия по данным ИКспектроскопии.
1.5 Модель поверхности и строения кислотноосновных центров оксида алюминия по данным индикаторного метода.

1.5.1 Теоретические основы индикаторного метода.

1.5.2 Природа растворителей в индикаторном методе.

1.5.3 Модельный спектр распределения кислотноосновных центров на поверхности.

1.5.4 Результаты исследования кислотноосновных свойств
АОз индикаторным методом
1.6 Потенциометрический метод определения кислотности поверхности гидроксидов и оксидов алюминия.
1.6.1 Параметры изосостояния твердого тела ИЭТ и ТНЗ
1.6.2 Мера кислотности поверхности гидроксидов и оксидов алюминия.
1.6.3 Величина изоточки как диагностический фактор
1.7 Использование фундаментальных характеристик ионов и атомов при расчете кислотноосновных свойств веществ
1.8 Постановка цели и задач исследования.
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАИЯ.
2.1 Характеристика объектов исследования и используемых реактивов
2.2 Рентгенофазовый анализ.
2.3 Дифференциальнотермический анализ.
2.4 ИКспектроскопический анализ.
2.5 Определение удельной поверхности.
2.6 Индикаторный метод. Фотоколориметрический способ определения КИСЛОТНОЙ СИЛЫ рКа поверхностных центров.
2.7 Потенциометрический метод оценки меры кислотности
2.7.1 Методика оценки меры кислотности по гидролитической адсорбции
2.7.2 Методика оценки меры кислотности по одной точке изменение КИСЛОТНОСТИ суспензии ВО времени.
ГЛАВА 3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 4 СИЛА, ЗАРЯД И СОСТАВ КИСЛОТНООСНОВНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФУНКЦИОНАЛОВ А РАЗЛИЧНОЙ МОДИФИКАЦИИ.
4.1 Исследование силы, интенсивности и природы кислотноосновных центров поверхности индикаторным методом
4.2 Гидролитическая модель образования поверхностных функционалов определенного состава и заряда
4.3 Алгоритм расчета констант гидролиза модельных мономерных гидроксоаквакомплексов А
4.4 Соответствие экспериментальных результатов РЦА, ДТА, ИКС расчетным параметрам поверхностных функционалов
ГЛАВА 5 ОЦЕНКА МЕРЫ КИСЛОТНОСТИ рНтнз И рНиэг
ОКСИДА АЛЮМИНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МОДИФИКАЦИЙ
5.1 Определение меры кислотности поверхности А0з методом гидролитической адсорбции.
5.2 Экспрессное определение меры кислотности поверхности
А0з по одной точке кинетика кислотности суспензии
5.3 Сопоставление интегральных параметров поверхности и структуры.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Гидроксид алюминия, выделенный по нитратной технологии или из природных материалов бокситов декомпозицией по способу Байера, имеет гиббситовую структуру , . Осаждение гидроксида алюминия по нитратной технологии происходит путем обработки раствора нитрата алюминия щелочами или гидроксидом аммония при температуре выше С . Бокситовые руды представляют собой осадочные горные породы, образовавшиеся в процессе выветривания алюмосиликатов, и содержат алюминий в виде естественных гидроксидов различной степени гидратации. По породообразующим минералам промышленные бокситы подразделяются на гидраргиллитовые, каолинитгидраргиллитовые, бемитовые, каолинитбемитовые, диаспоровые, каолинитдиаспоровые и другие , . Сущность метода Байера состоит в разложении исходного сырья раствором едкой щелочи с образованием растворимого алюмината натрия. Из раствора отделяют чистую гидроокись алюминия, которую затем прокаливают до оксида алюминия. Из отделенного раствора алюмината натрия так же получают гидроксид алюминия способом его карбонизации при рН. И1. С. Такой гидроксид имеет структуру байерита, который метастабилен при нормальной температуре и медленно превращается в гиббсит ,. В настоящее время процесс осаждения гидроксида алюминия рассматривается как процесс образования гидроксосолей оксигидратов, гидроксокомплексов. Исследования процесса осаждения различными методами показали, что в растворе существуют разнообразные катионные полиядерные гидроксокомплексы, содержащие 2, 4, 8, атомов алюминия . Это означает, что осадок, которому обычно приписывается формула А1ОН3, на самом деле имеет более сложное строение. А пНА1Н3т А1Ня3 Ш2О Ш А1Н. Продукты гидролиза склонны к реакции полимеризации и дегидратации единый процесс полимеризационной дегидратации с образованием полиядерных гидроксидных соединений общей формулой А1яОНл . К наиболее вероятным относят АОН5Г, АОН А7ОН5, А3ОН5, А4ОН6о, АНН, . Плохо растворимые оксигидраты алюминия и продукты поликонденсации выделяются в отдельную фазу в виде коллоидной дисперсии. Формы нахождения комплексов алюминия определяются кислотностью раствора и при изменении величины от низких значений к высоким последовательно сменяют друг друга А А1ОН2 А1ОН2 А1ОН3 для записи используют упрощенную форму, без учета молекул воды. Рассчитаны соотношения этих форм в зависимости от температуры и . В работе представлена диаграмма равновесий продуктов гидрализа катиона алюминия, на которой отражено относительное содержание отдельных продуктов ступенчатого гидролиза А1 в зависимости от раствора. Показано, что в интервале рН2,,0 есть четыре продукта гидролиза АН2, АОН, АОН,5 и А1,з0Н7, среди которых
АН является самым важным, так как существует при комнатной температуре. Результаты расчетов показывают, что А1ОН2 при всех значениях и температуры играют подчиненную роль по отношению к другим формам. Данные для димерных и тримерных разновидностей АОН и АОН были получены при повышенной температуре, а при комнатной температуре содержание этих разновидностей не существенно. Рис 1. Комплекс А1з0Н7 является единственно существенным из разновидностей в области 5. А. Выше 8. Аз0Н7 подвергается дальнейшему процессу дегидратации и гидролизу, чтобы сформировать А1ОН4, максимальная концентрация которого наблюдается при рН . При увеличении концентрации щелочи возрастает вероятность протекания процесса полимеризационной дегидратации алюминатных ионов А1ОН4 с переходом их в полимерные анионы А1ОН2Оп1ОН2п или АЮОН2пп в наиболее общем виде пАЮ2тНп. Доля комплексов той или иной степени полимеризации зависит от продолжительности старения, среды, температуры, концентрации и т. В большинстве случаев полиядерные гидроксокомплексы А1Ш нельзя рассматривать как полностью завершенные фрагменты будущих кристаллов, однако знание их структуры и ближнего порядка в осадках позволяет выбрать теоретическую структурную модель для предсказания направления фазовых превращений в процессе старения, которое оказывается запрограммированным еще на стадии поли конденсации аквакатионов , .