Развитие и применение новых методов исследования текстуры двухкомпонентных пористых твердых тел

• Автор: Мельгунов, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 159 с.

Содержание сгр.

Введение.

Список принятых обозначений.

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Адсорбционные методы исследования общей текстуры пористых материалов

1.1.1 Измерение поверхности пористых материалов

1.1.2 Измерение характерных размеров, числа и дисперсности первичных частиц.

1.1.3 Измерение объема пор

1.1.4 Измерение объемов и характерных размеров мезопористых агрегатов.

1.2 Адсорбционные и хемосорбцнонные методы исследования текстуры отдельных компонентов двухкомпонентных пористых материалов.

1.2.1 Измерение доступной поверхности активных компонентов

1.2.2 Метод исследования локализации компонента, введенного в пористое
пространство носителя.
1.2.3 Исследование изменений текстуры в ходе топохимических реакций.
1.2.4 Распределение жидкоподобной фазы в пористом материале.
1.3 Углеродминсральные адсорбенты.
1.3.1 Особенности углеродминеральных адсорбентов.
1.3.2 Исследование локализации углерода в зауглероженном уЛЬОз.
1.4 Наночаспшм М0, получаемые методом автоклавной сушки.
1.5 Заключение и постановка задач диссертации
Глава 2 Разработка методологических основ для исследования текстуры двухкомпонентных пористых материалов
2.1 Гостевой компонент Носитель
2.2 Физическая адсорбция на гетерогенной поверхности.
2.2.1 Общие положения.
2.2.2 I етерогенность поверхности двух компонентного материала
2.2.3 Механическая смесь двух компонентов.
2.2.4 Двухкомпонентные пористые материалы типа гостевой компонент
носитель
2.3 Измерение доступной поверхности гостя в пористом композите.
2.4 Полная удельная новерхнос1ь гостевого компонента.
2.5 Измерение характерных размеров кластеров гостевого компонента введенного в пористу ю матрицу носителя.
2.6 Локализация гостевого компонента в порах носителя
Глава 3 Изученные пористые двухкомпонентные материалы и методы их исследования.
3.1 Исследованные материалы
3.1.1 Модельные механические смеси.
3.1.2 Углерод минеральные адсорбенты.
3.1.3 Нанокристаллические АРМОН2 и АРМ
3.1.4 АРКСЬМО пористые композиты.
3.2 Физикохимические методы исследования
3.2.1 Адсорбционные методы исследования
3.2.2 Другие методы
Глава 4 Раздельное измерение поверхностей компонентов
4.1 Механические смеси мезопористых С и вЮг
4.2 Механическая смесь мезопористых АЬОз и Юг.
4.3 Зауглероженный силикагель
4.4 Зауглероженный ЛРМцО
Глава 5 Исследование локализации углерода в зауглероженных БЮг, А1г иМдО.
5.1 Углерод в мезопористых носителях 8Юг.
5.1.1 Анализ текстуры исходного силикагеля .
5.1.2 Анализ текстуры образцов серии С8,А
5.1.3 Текстура углерода в образцах серии С3.
5.1.4 Текстура углерода, нанесенного методами пиролиза углеродсодержащих предшественников, химически иммобилизованных на поверхности силикагеля 4В серии СЯ,С и
5.2 Локализация углерода в нанокристаллах МдО.
5.2.1 Анализ текстуры исходного АРМО
5.2.2 Анализ текстуры образцов серии СМ.
5.3 Сравнение текстуры дисперсности, локализации, и др. углерода в различных пористых минеральных носителях
Глава б Исследование изменений текстуры в ходе топохимического
превращения нанокристаллов МдОН2 в МдО и далее в МдС
6.1 Предварительное обсуждение возможных текстурных изменении
6.2 Исследование текстуры исходного АРМОНг.
6.3 Исследование тексту ры образцов серии АРМХХХ
6.4 Трансформации нанокристаллов МО в МСЬ
Выводы.
Заключение.
Приложения.
Список литературы


После того, как при некотором относительном давлении адсорбата калиллярнокопденсациопное заполнение мезопористых агрегатов завершится, текстура глобулы станет аналогичной упаковке соответствующих непористых частиц заполненных агрегатов, и дальнейшая адсорбция будет происходить уже только на их внешней поверхности. Важно отметить, что адсорбция может протекать или по механизмам объемного заполнения в этом случае количество адсорбированного вещества будет определяться объемом соответствующих пор, или путем формирования только постепенно утолщающегося с ростом давления слоя адсорбата на поверхности при этом количест во адсорбированного вещества определится величиной доступной поверхности. Глава I. РРп относительное давление адсорбата пт емкость монослоя количество адсорбата в монослое Свэт энергетическая константа уравнения БЭТ. РР 1 С
пР Р . С,. Сюг моут быть найдены, графически из анализа экспериментальной
зависимости в координатах г от РР. Ают а пП1 л, 1. Ад число Авогадро. Практика показывает, что в большинстве случаев для азота при К величина со не зависит от типа исследуемого материала и приближенно равна 0. С современной точки зрения уравнение БЭТ является удачным полуэмпирическим приближением, которое позволяет проводить измерения площади поверхности дисперсных систем с точностью, достаточной для многих конкретных приложений. По сути, применяя метод БЭТ, мы проводим сравнение экспериментальной изотермы с модельной, опуская за скобки корректность такого сравнения. Так, например, метод БЭТ совершенно неприменим для микропористых и других систем, которые проявляют ярко выраженные сильные специфические взаимодействия с молекулами адсорбата, в силу несоответствия модели адсорбции, заложенной в методе БЭТ, реальному характеру адсорбции на таком материале. Глава I. Об
8 о
У
аЛхг
0. Стандарт а см
Рисунок 1. Заполнение пористого пространства в ходе адсорбции слева и соответствующая изотерма адсорбции в сравнительных координатах. В отличие от метода БЭТ сравнительный метод и его аналоги 9 состоит в сравнении изотермы адсорбции пРРо приведенной на грамм адсорбента на исследуемом материале с экспериментальной изотермой адсорбции аПРо на м поверхности на эталонном, заранее хорошо охарактеризованном образце стандарте сравнения. Глава I. Д . В области полимолекулярной адсорбции, когда среднестатистическая толщина адсорбированного слоя составляет более 1. При этом происходит экранировка поверхности адсорбента слоем адсорбата, и определяющим станови гея взаимодействие адсорбатадсорбат. Основой такого предположения могут служить работы, в которых показано, что при величине адсорбции, эквивалентной заполнению монослоя и выше, теплота адсорбции близка к теплоте конденсации адсорбата . РРа п0Аа АРРо 1. Л,г удельная поверхность исследуемого материала. Параметр по может принимать как положительные, так и отрицательные значения. В случае, когда по 0. В случае микропористых систем величину п0 выражают в см ж,иг и обычно приравнивают объему микропор 1. Одним из объяснений отрицательных значений щ может служить отсутствие в материале микропор и разрыхленность монослоя например, за счет присутствия на поверхности молекулярнодисиергированного ирсдадсорбированного модификатора, снижающею энергетику адсорбции 5. В общем случае и,, это некоторая величина, показывающая насколько отличается адсорбция исследуемым материалом от адсорбции стандартом сравнения в области малых покрытий, де преобладающими являются взаимодействия адсорбатадсорбент. Более подробное обсуждение физического смысла по и зависимости его значения от типа исследуемого материала будут рассмотрены в Главе 2 данной диссертации. Существует удобная графическая процедура, позволяющая определять величины по и Аа. На графике см. Рисунок 1. РРо, а по оси абсцисс при тех же значениях РРо величины аРРо. В таких координатах, часто называемых сравнительными, изотерма адсорбции на исследуемом образце образует прямую линию, наклон которой равен Ап. В зависимости от области равновесных давлений, в которой на сравнительном графике можно выделить прямолинейный участок, измеренная удельная поверхность будет соответствовать а при 0 РР о 0. Р,Р0 1.