Гидротермальная стабильность и рентгенографические исследования мезоструктурированных силикатов типа МСМ-41

• Автор: Парфенов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Оглавление
Введение.

ГЛАВА 1. Литературный обзор.

1.1. Краткие исторические сведения об открытии мезоструктурированных силикатов.

1.2. Пористые материалы и области их применения.

1.3. Методы исследования МММ.

1.3.1. Рентгеновская дифракция.

1.3.2. Электронная микроскопия.

1.3.3. ЯМР спектроскопия.

1.3.4. Адсорбционные измерения.

1.4. Синтез МММ.

1.4.1. Состояние поверхностноактивных веществ в растворе.
1.4.2. Состояние силиката в растворе.
1.4.3. Жидкокристальное темплантирование и супрамолекулярная самоорганизация.
1.4.4. Состав реакционной среды при синтезе МММ.
1.5. Гидротермальная стабильность мезопористых силикатов. Постановка задач исследования.
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть.
2.1. Реактивы.
2.2. Синтез МСМ.
2.2.1. Первичное осаждение МСМ из спиртовоаммиачной реакционной среды.
2.2.2. Первичное осаждение МСМ из воднощелочной реакционной среды.
2.2.3. Методика проведения гидротермальной обработки ГТО.
2.2.4. Проведение 1ТО с использованием микроволнового излучения.
2.2.5. Прокаливание.
2.3. Оцета ГТ и механической стабильности.
2.3.1. Методики проведения теста на гидротермальную стабильность.
2.3.2. Методика проведения теста на механическую стабильность.
2.4. Первичное осаждение МСМ из спиртовоаммиачной
реакционной среды.
2.5. Методы исследования полученных материалов.
2.5.1. РФА.
2.5.2. Адсорбционные измерения.
Г ЛАВА 3. Обсуждение результатов. 5
3.1. Анализ роли компонентов синтеза силикатных
мезоструктурированных материалов МСМ.
3.1.1. Результаты экспериментов по замене компонентов среды и
их интерпретация.
3.2. Поиск оптимального мольного соотношения реагентов синтеза
МСМ со спиртовоаммиачной средой.
3.2.1. Оптимизация состава реакционной среды по количеству ПАВ.
3.2.2. Оптимизация состава реакционной среды по количеству спирта.
3.2.3. Оптимизация состава реакционной среды по количеству аммиака.
3.2.4. Оптимизация состава реакционной среды по количеству воды.
3.3. Подбор условий стадии первичного осаждения МСМ.
3.4. Оптимизация условий гидротермальной обработки ГТО.
3.5. Изучение механической устойчивости МСМ.
3.6. Особенности использования нагрева СВЧ полем при синтезе
мезоструктурированных силикатов.
3.7. Влияние температуры отжига МСМ на его стабильность.
3.8. Исследование тонкой структуры МСМ на различных стадиях формирования.
3.9. Молекулярные модели структуры и процессов образования МСМ.
Заключение.
Выводы.
ф Литература.
Введение
Актуальность


Узость распределения пор по размерам определяет потенциал применения материалов в качестве молекулярных сит ,, носителей в установках предназначенных для хроматографических исследований , или в других областях сопряженных с использованием селективных свойств поверхности . В литературе , предлагаются и другие способы использования материалов, например, в качестве несущих матриц для создания сенсоров, оптических устройств, топливных элементов или логических единиц в электронных приборах. Помимо модификации поверхности фазы активно ведутся работы , связанные с использованием структурированных матриц как шаблонов при получении нанопорошков и нанонроволок благородных и других металлов, а также углеродных реплик мезоструктуры . В современных исследованиях мезопористых мезоструктурированных силикатов к настоящему времени успели сформироваться некоторые традиции, связанные с изучением их строения и свойств. Речь идет о широком использовании методов адсорбции газов на поверхности пор материалов ,, малоугловой порошковой рентгенографии , ЯМР исследований ,, просвечивающей электронной микроскопии ,,, а также ртутной порозиметрии , термопорометрии и термогравиметрии ,,. Рентгеновская дифракция используется как первичный источник информации о типе имеющейся структуры образца. Характерные рентгенограммы мезопористых материалов неоднократно представлены в литературе 1,2,. На рентгенограмме, как правило, имеется 2 и более пика, в зависимости от типа объекта, качества вещества и условий съемки. Часто на рентгенограммах присутсвует только один пик в районе 2 . В таком случае не может быть сделано точного отнесения, тем не менее, наличие пика однозначно свидетельствует о наличии мезоструктуры или некоторой мезопериодичности в пространстве. Для конкретизации могут быть применены дополнительные методы электронная микроскопия и адсорбция азота аргона. Если речь идет о материалах типа МСМ, то изотермы низкотемпературной адсорбции аргона или азота на таких образцах имеют относительно четкий участок, ответственный за капиллярную адсорбцию, свойственную материалам такого типа, как объектам с узким распределением пор по размерам. Считается ,, что рентгеновским способом трудно определить чистоту материала. Самым слабым, по мнению авторов, местом этого анализа является отсутствие прямой информации о внутреннем размере пор и соответственно о толщине стенок, что крайне значимо для применения. По этой причине для наиболее полной характеризации объектов порошковая рентгенография должна применятся в комплексе с другими методиками. По результатам применения этого метода для описания мезопористых материалов, можно выделить несколько основных структурных типов гескагональный тип МСМ, , 3 рбт кубический МСМ I3, 1 РтЗп и 2 рттс и ламелларный МСМ . На рисунках 1. Как правило, материалы типа МСМ или аналоги на рентгенограмме проявляют 3 и более пика рис. А. Количество наблюдаемых пиков напрямую зависит от качества структуры и однородности материала. Эта свойство помимо МСМ присуще и остальным представителям МММ, но наиболее полно выражается на материалах типа МСМ в силу сложности их строения. Авторами работы структура этого типа наблюдалась для органических ПАВ еще в году и определена как взаимное переплетение большого числа трехмерных, несвязанных сетей каналов. Кристаллографически четкое определение появилось позже и состоит в том, что структура МСМ отвечает гироидной гос периодической поверхности, которая делит пространство на два неперссекающихся объема сложной формы. Симметрия поверхности описывается пространственной группой симметрии 1а3т. Общий вид рентгенограмм МСМ представлен на рисунке 1. Рентгенограмма ламелларного материала состоит из нескольких рефлексов, представляемых в виде Ь рис. В таком случае, структура материала основана на чередовании плоских слоев ПАВ и силиката. ГМ 0А
0 . Рисунок 1. Модель структуры а и типичная рентгенограмма б материала типа МСМ. НА
0 . Г2 0 . А Н 2
1 . Рисунок 1. Модель структуры а и типичная рентгенограмма б материала типа МСМ.