Диссертация (1091679), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Они использовались в качестве образцов при синтеземезопористого диоксида циркония тетрагональной фазы методом золь-гель сиспользованием оксохлорида циркония и щавелевой кислоты в качестве реагентов.Продукты характеризовались методами ИК спектроскопии, рентгеноструктурныманализом, просвечивающей электронной микроскопией, изотермами адсорбциидесорбции N2 и распределением пор по размерам.
Средний размер пор был 3,7 нм.38На схеме 1.16 показан путь получения мезопористого диоксида циркония. Изрисунков видно, что сверхтонкий порошок ПММА действует как шаблон. ЧастицыПММА диспергируют в растворе щавелевой кислоты в этаноле с использованиемультразвука с образованием белой суспензии, которая указывет на то, чтодиспергированные частицы ПММА находятся в микронном или субмикронномдиапазоне размеров. Когда суспензию ПММА добавляют к водному растворуоксихлорида циркония, вокруг частиц ПММА образуется золь. Затемэтот золь,инкрустированный частицами ПММА, оставляют стоять в течение 24 ч, дляполучения геля, который потом высушивают при 373 К. Высушенный гельизмельчают с получением частиц в диапазоне микронных или субмикронныхразмеров, причем частицы ПММА все еще внедрены в высушенные частицы геля(1.14 b, с).
Высушенные частицы геля прокаливают при 500 °С в течение 1 часа, послечего гель кристаллизуется в нанокристаллы диоксида циркония, в то время какчастицы ПММА одновременно разлагаются в газ, который диффундирует изструктуры, оставляя пустоты и поры в нанокристаллических частицах диоксидациркония. В этой процедуре пространство, первоначально занятое частицами ПММА,сжимается из-за кристаллизации геля, в результате чего стенки пор микронного илисубмикронного размера разрушаются и поры становятся наноразмерными. Вприготовлении мезопористого ZrO2 частицы ПММА действуют как матрица/шаблон.Схема 1.16.Механизм приготовлениямезопористого ZrO2Получение t-ZrO2 золь-гель-процессом с углеродом в качестве промоторафазового превращения было выполнено в работе [117].
Кубический и тетрагональныйZrO2 синтезировали золь-гель методом с использованием этанола и глицерина вкачестве растворителей и ZrOCl2 × 8H2O в качестве источника циркония. Наблюдалсяи обсуждался эффект фазовой стабилизации аморфным углеродом, который в системеявляется источником энергии.
Выброс энергии из углерода и превращение из c-ZrO2 вt-ZrO2 может замедлить трансформацию от t-ZrO2 до m-ZrO2. Структурная эволюция,фазовая трансформация и морфологические характеристики порошков изучались39методом термогравиметрического анализа (ТГ), дифференциального сканирующегокалориметрическогорентгеновскойанализа(ДСК),фотоэлектроннойрентгеновскойспектроскопииидифракциисканирующейпорошка,электронноймикроскопии (СЭМ).
В этой системе может быть сформирована кубическая итетрагональная фаза.В работе [118] наночастицы ZrO2 были успешно получены экологическичистым («зеленым») методом при комнатной температуре с использованиемлимонного сока. Авторы проверяли влияние сахарозы на улучшение размера частиц иагломерацию продукта.
Результаты показали, что добавка сахарозы защищаетсинтезированные частицы от агрегации. Размер частиц синтезированных наночастицбыл определен с использованием метода полевой эмиссионной сканирующиейэлектронной микроскопии (Field Emission Scanning Electron Microscopy). Результатыпоказали, что полученный продукт со смесью лимонного сока (20 мл) и сахарозыимеет лучшую морфологию и средний размер частиц оксида около 21 нм. Былопоказано, что эти наночастицы диоксида циркония могут иметь потенциальноеприменение в качестве электролитного материала в твердооксидных топливныхэлементах промежуточной температуры.1.2.3.
Углеродные сорбенты - активированный уголь и углеволокноВ силу своих физико-химических свойств углеродные сорбенты являютсяуникальными и идеальными сорбционными материалами, которые позволяют решатьбольшой круг вопросов обеспечения химической и биологической безопасностичеловека, окружающей среды и инфраструктуры.Активный(активированный)угольиуглеродноеволокноявляютсяпредставителями углеродных материалов, которые используются в промышленностии химической технологии в качестве фильтрующих слоев для очистки агрессивныхжидкостей и газов от дисперсных примесей, служат для очистки воздуха, а такжетехнологических газов и жидкостей, выделения из последних ценных компонентов,изготовления средств индивидуальной защиты органов дыхания.Активные угли /АУ/ высокопористые углеродные материалы, имеющиечрезвычайно развитую внутреннюю поверхность (до 1000 и даже 2000 м2/г). Впористой структуре АУ (в объеме микропор и мезопор) происходит поглощениелюбых типов органических примесей за счет действия адсорбционных сил [119].40Активированныйприменяемуюугольпредставляетмодификациюсобойуглерода.наиболееДревесныйизвестнуюипорошкообразныйширокоугольполучается обугливанием дерева без доступа воздуха.
Активность угля может бытьопределена путем испытания его адсорбционной способности по отношению крастворам, органическим красителям. Отличительной чертой АУ является ихудельная поверхность (1200 м2/г и более) и в зависимости от природы исходногоматериала АУ может содержать значительное количество золы различных металлов исоединений серы. Наибольшее количество примесей содержится в АУ, получаемом изкаменного угля. Этот материал также слишком мягок и имеет удельную поверхностьот 300 до 900 м2/г. Хороший материал может быть получен из древесины от 350 до1000 м2/г.
Очень чистый и прочный пористый материал с Sуд 700-1500 м2/гполучается из ореховой скорлупы. Форма активных углей может быть оченьразнообразна: порошок, шарики, гранулы, экструдаты, таблетки, ткань и др.Углеродные волокна (УВ) относящиеся к классу углеграфитовых материалов, вструктурном отношении они характеризуются рядом особенностей, которые зависятне только от специфической формы материала (волокна), но и от ориентированнойструктуры исходных полимеров, из которых получены. Углеволокно это материал,состоящий из тонких нитей диаметром от 5 до 15 микрон, образованныхпреимущественноатомамиуглерода.Атомыуглеродаобъединенывмикроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравниваниекристаллов придает волокну большую прочность на растяжение.
Углеродные волокнахарактеризуются высокой силой натяжения, низким удельным весом, низкимкоэффициентом температурного расширения и химической инертностью. УВ обычнополучают термической обработкой химических или природных органическихволокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомыуглерода. УВ имеют исключительно высокую теплостойкость: при тепловомвоздействии вплоть до 1600—2000°С в отсутствии кислорода механическиепоказатели волокна не изменяются. Благодаря высокой химической стойкостиуглеволокна применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов,изготовления защитных костюмов и др..
Изменяя условия термообработки, можнополучить УВ с различными электрофизическими свойствами (удельное объёмноеэлектрическое сопротивление от 2×10−3 до 106 Омсм) и использовать их в качестве41разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовлениятермопар и др.. Активацией УВ получают материалы с большой активнойповерхностью (300-1500 м²/г), являющиеся прекрасными сорбентами. Нанесение наволокно активных компонентов позволяет создавать каталитические системы сразвитой поверхностью [120, 121].Модифицированные углеродные материалы (УМ) играют важную роль в такихобластях, как катализ, электрокатализ, фотокатализ, ионообменная сорбция и сорбциягазов,производствоМодифицированиеполевыхможетбытьэмиттеров,проведенокомпозитовспомощьюинаноустройств.декорированияУМразличными наночастицами [122]. Декорирование УМ может быть проведенометаллами (Cu, Ag, Au, Al, Ti, Ni, Pt, Pd), оксидами металлов (ZnO, Al2O3, SnO2, SiO2,TiO2, V2O5), список подобных веществ может быть продолжен [123].Структура металлсодержащих активированных углеродных волокон(АУВ)отличается от структуры не содержащих металлов волокон.
Это, с одной стороны,обусловлено влиянием введенных металлов на формирование упорядоченныхуглеродных структур, с другой – введенные металлы находятся в углеродной матрицев виде тех или иных соединений. Различные соединения по-разному влияют как насвойства, так и на структуру получаемых материалов [124].Для декорирования обработанных в кислоте УМ кластерами Ag, Au, Pt и Pdприменяют кипячение трубок в растворе HAuCl4 и HNO3 или тетраксигидроксиметилфосфонийхлорида, в растворе H2PtCl6 и HNO3 или этиленгликоля, в раствореAgNO3 и HNO3. Композит Pt–УМ, полученный восстановлением H2PtCl6 растворомNa2S2O6 в водно-спиртовой среде, проявил хорошие каталитические свойства.РазложениеивосстановлениеH2PtCl6,HPdCl3,HAuCl4илиAgNO3,диспергированных на УМ, происходит при температурах от 300 до 700 oC и позволяетполучать наночастицы металлов со средним размером 7 – 17 нм [125].При нанесении на УМ наночастиц Au и Ag можно использовать образованиетиоловых связей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
