Влияние сдвиговых деформаций на строение и свойства оксигидратных гелей некоторых тяжелых металлов и РЗЭ

• Автор: Лужнова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Оксигидраты ниобия. Их строение и свойства

1.1.1. Гидратированный оксид ниобия

1.1.2. Состояние воды в оксигидратных системах

1.1.3. Строение полимерной матрицы оксигидратных гелей

1.1.4. Методы синтеза оксигидратов тяжелых металлов

1.2. Окрашенность соединений

1.2.1. Окрашенность органических веществ

1.2.2. Окрашивание жидкокристаллических систем

1.2.3. Окрашивание оксигидратных гелей
1.2.4. Влияние сдвиговых деформаций на взаимодействие света с веществом
1.3. Реологический метод исследования полимерных систем
1.3.1. Структурированные системы. Реологические модели структурообразован ия
1.3.2. Полная реологическая кривая дисперсных систем
1.3.3. Явление дилатансии
1.3.4. Особенности течения жидкокристаллических полимеров
1.3.5. Реологические свойства гелевых систем
1.4. Исследование неорганических гидратов методами термогравиметрии и дифференциального термического анализа
1.4.1. Дифференциальный термический анализ
1.4.2. Термогравиметрический метод
1.4.3. Термогравиметрическос исследование неорганических гидратов
1.5. Теоретические расчетные методы в химии
1.6. Сорбционные свойства оксигидратных материалов
1.6.1. Неорганические сорбенты на основе оксидов переходных металлов
1.6.2. Сорбционные свойства оксигидратных гелей
1.7. Постановка задач исследования
3 ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Методики проведения реологических исследований
, 2.1.1. Методика реологических исследований гелей ОГН
2.1.2. Методика реологических исследований гелей ОГГ и
2.2. Методы спектральных исследований свежеприготовленных гелей ОГН
2.3. Методики квантовохимических расчетов
2.3.1. Методика расчета структуры полимерных фрагментов
2.3.2. Методика расчета структуры гидратных комплексов полимерных частиц ОГН
2.3.3. Методика расчета спектров полимерных частиц ОГН
2.4. Методика исследования сорбционнопептизационных свойств гелей ОГН
2.4.1. Исследование сорбционных свойств ОГН в статистическом режиме
2.4.2. Методика исследования кинетики сорбционных процессов в системах оксигидрат ниобия нитрат иттрия
2.5. Аналитическая методика определения содержания иттрия У3 в растворах
2.6. Методика термогравиметрических исследований ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ОКСИГИДРАТНЫХ ГЕЛЕЙ НИОБИЯ
3.1. Моделирование возможных структур полимерных фрагментов
3.2. Моделирование гидратных комплексов полимерных частиц
3.3. Расчет спектров полимерных фрагментов оксигидрата ниобия
3.4. Выводы по изучению формирования полимерной матрицы оксигидратных гелей
ГЛАВА 4. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКСИГИДРАТНЫХ ГЕЛЕЙ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РЗЭ
4.1. Анализ полных реологических кривых
4.2. Анализ кривых течения скорость сдвига напряжение сдвига
4.3. Исследования оксигидратных гелей методом дифференциального термического анализа и термогравиметрии
4.4. Выводы по результатам реологических и термогравиметрических исследований оксигидратных гелей
ГЛАВА 5. ОКРАШИВАНИЕ ОКСИГИДРАТНЫХ ГЕЛЕЙ
5.1. Влияние природы металла на окрашивание оксигидратных
5.2. Влияние внешнего поля на окрашивание оксигидратных ге
v
лей
5.3. Влияние условий синтеза и сушки на окрашивание оксигидратных гелей
5.4. Изучение оптических свойств оксигидратных гелей ниобия
5.5. Основные выводы по окрашиванию оксигидратных гелей и оптическим свойствам оксигидратных гелей
ГЛАВА 6. ИЗУЧЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОКСИГИДРАТНЫХ ГЕЛЕЙ НИОБИЯ
6.1. Сорбционные процессы в системе оксигидрат ниобия нитрат иттрия
6.2. Кинетика процессов сорбции десорбции ионов иттрия на образцах оксигидратных гелей ниобия, подвергнутых сдвиговым деформациям
6.3. Выводы по результатам исследования сорбционных свойств оксигидратных гелей ниобия.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Четыре типа связанной воды Глемзер считает примерами предельного состояния, крайними случаями, потому что в реальных системах трудно провести резкую границу между этими типами. Тип А соединения, кристаллизующиеся в ионной рештке, которая построена из катионов и ОНионов, например , СаОН2, 2. В некоторых случаях, например в КОН, 2 могут возникать водородные мостики. ЭОтОНп, где Эхимический элемент, с преимущественно ковалентной связью между центральным атомом Э и его лигандом кислород, группы. Тип Сслучай, не удовлетворяющий ни образованию рештки из катионов металла и ОНионов, ни варианту В. Здесь рассматривается рештка оксида, в которой определнные позиции заняты отдельными координированными молекулами воды. В результате образуются гидраты окислов, например V, МоН. Тип случай, реализующийся в таких соединениях как или . Такие соединения, как правило, не относятся к тврдым труднорастворимым осадкам . Для изучения состояния воды в гидратах наиболее часто используют термогравиметрию или ИКспектроскопию. Методом термогравиметрии определяют количество воды и относительную легкость ее десорбции. В зависимости от режшма термообработки температурная характеристика отдельных стадий термического разложения может изменяться. Авторами указывается на наличие в ИКспектре гидратированного пентаоксида тантала, являющегося аналогом пентаоксида ниобия, полос поглощения при 0, , см1 и см1, что свидетельствует о присутствии воды и водородных связей в структуре. Состояние воды в зависимости от степени гидратации продукта не изменяется. Во всех образцах вода присутствует частью в виде молекул и частью в виде гидроксильных групп, причем, авторы утверждают, что преобладают поверхностные гидроксильные группы. В связи с тем, что гидратированные оксиды поливалентных элементов обычно рентгеноморфны, они содержат широкое разнообразие протоносодержащих группировок. В их числе можно выделить ОН, НзУ и Н2О, характеризующиеся различной степенью связанности. В соответствии с этим дегидратация протекает практически непрерывно в широком интервале температур вплоть до 0. С . Авторами работ указывается, что для оксигидратов РЗЭ, в частности ниобия, гадолиния, лантана, циркония, характерна ступенчатая дегидратация данных оксигидратных материалов, обусловленная не только координированной энергией связи различных молекул воды в матрице оксигидрата, но и термодинамическими интервалами стабильности продуктов термолиза. Выделяется три типа связанной воды, представленной в виде аква, гидроксо и олгрупп. Неструктурная вода находится в видеполимолекулярных слоев, удерживаемых водородными связями в плоскостях сотовой текстуры или межплоскостном пространстве. В монографии сообщается об оксигидратах циркония, имеющих несколько десятков молекул воды, приходящихся на одну молекулу оксида. Большие количества позволили автору высказать концепцию оксигидратного геля, плавающего в собственной гидратной влаге. При анализе данных систем, нельзя исключать и возможности образования кластерных соединений. Так как цирконий является аналогом ниобия, возможно применение данной концепции и для оксигидратов ниобия. Аморфные оксигидратные гели в литературе часто интерпретируются как неорганические полимерные соединения ,. Образование мезофазоподобных структур в оксигидратных системах показано в монографии и связано с деструкционнополимеризационным механизмом формирования оксигидратной матрицы. Возможность образовывать некоторые упорядоченные жидкокристаллические состояния в зависимости от условий получения гелей на определенной стадии синтеза составляет, по мнению автора, существо структурноморфологической неопределенности оксигидратной полимерной матрицы. В работе предполагается, что процесс Оствальдова структурирования геля осуществляется через межмицеллярную жидкую фазу путем позвенного вычленения гелевых фрагментов протонирование геля, перехода их в раствор, последующей диффузии к активным гелевым центрам полимеризации образование активного комплекса, их вторичной направленной сополимеризации с матрицей геля. Названные явления развиваются в условиях далеких от равновесия. Ю. Н . ОН
ОН
ОН
т
1.