Автореферат (1155379)
Текст из файла
На правах рукописиАбсалан ЯхьяКомплексные соединения металлов IV B группы снекоторыми гидроксилсодержащими лигандами и ихиспользование для синтеза наноразмерныхкатализаторов фотодеградации полифенолов02.00.01– неорганическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква–20181Работа выполнена на кафедре общей химии факультета физико–математическихи естественных наук Федерального государственного автономного образовательногоучреждения высшего образования «Российский университет дружбы народов»Научный руководитель:Доктор химических наук профессорКовальчукова Ольга ВладимировнаОфициальные оппоненты:Доктор химических наук профессорЕвтушенко Юрий Михайлович(Учреждение Российской академии наук «Институтсинтетических полимерных материалов им.
Н.С.Ениколопова РАН (ИСПМ РАН)»)Кандидат химических наук ст.н.с.Утенышев Андрей Николаевич(ФГБУН «Институт проблем химической физики РАН»)Ведущая организация:Федеральное государственное автономноеобразовательное учреждение высшего образования"Национальный исследовательский Нижегородскийгосударственный университет им.
Н.И. Лобачевского" (ННГУ)Защита диссертации состоится 19 июня 2018 года в 13 час. 30 мин. назаседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.203.11 приРоссийском университете дружбы народов по адресу: 117923, Москва, ул.Орджоникидзе, д. 3, зал № 2.С диссертацией можно ознакомиться в Учебно–научном информационномбиблиографическом центре Российского университета дружбы народов по адресу:117198, Москва, ул. Миклухо–Маклая, д.
6.Автореферат разослан ___ апреля 2018 года.Ученый секретарь Совета по защитедокторских и кандидатских диссертаций,кандидат химических наук, доцент2В. В. КурилкинВВЕДЕНИЕАктуальность проблемы. Уже около 100 лет соединения на основетитана(IV) активно используются в различных областях науки и техники.Наибольший интерес вызывает диоксид титана, TiO2, который находит применениев качестве титановых белил, пищевого красителя E171, используемого, в частности,при производстве зубных паст, фото- и электрохромных катализаторов и сенсоров.Области применения диоксида титана и соединений на его основе можноусловно разделить на «энергетические» (производство энергии) и «экологические»,связанные с очисткой окружающей среды от загрязняющих компонентовхимических производств различной направленности.
Механизм воздействияопределяется не только свойствами самого диоксида титана, но такжемодифицирующими материалами органического и неорганического характера, атакже способностью взаимодействовать с веществами окружающей среды.Большое значение имеет также степень измельченности образца. В последние годывсе больше предпочтений отдается наноразмерным катализаторам и активнымчастицам, свойства которых во много раз возрастают с уменьшением их размеров.Цирконий, являясь аналогами титана, благодаря своей активности захвататепловых нейтронов находят применение в качестве облицовки и управляющихядерных стержней (ТВЭЛ) в ядерных реакторах.
В растворах катионы этихметаллов практически никогда не присутствуют в виде одноатомных ионов и необразуют типичных ионных связей. Их соединения имеют преимущественнонеионный характер и в большинстве случаев являются комплексными.Способность к образованию координационных связей с кислородсодержащимилигандами (спиртами, фенолами, кислотами) приводит к адсорбции органическихмолекул на поверхности оксидных фаз и к их дальнейшему превращению,связанному с получением новых органических соединений или разрушениюорганических загрязнителей окружающей среды, в частности, моно- и полифенолови других гидроксилсодержащих органических соединений.В связи с вышесказанным, синтез новых комплексных соединений титана ициркония с гидроксилсодержащими органическими соединениями, изучение ихустойчивости, состава, строения и термической устойчивости, оптимизацияусловий получения наноразмерных частиц диоксида титана и его модифицированиесолями переходных металлов, а также определение их каталитической активности вреакциях фоторазложения моно- и полифенолов является актуальной проблемой.Постановка задачи и цели исследования.
Анализ литературных данных потематике исследования позволил сформулировать цель работы, которая состоит всинтезе новых комплексных соединений титана и циркония с органическимигидркосилсодержащими лигандами, определение строения выделенных соединенийс использованием совокупности независимых методов исследования; изучениепроцессов комплексообразования в растворах, определение оптимальных условийполучения наноразмерных катализаторов на основе модифицированного диоксидатитана путем разложения комплексных соединений с гидроксилсодержащимилигандами и определения активности полученных соединений в реакцияхфотодеградации органических соединений.3Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи: а) синтезировать новые комплексные соединения и изучить их состав истроение совокупностью независимых методов анализа; б) провести теоретическоемоделирование различных координационных узлов, с использованиемсовременного пакета программ провести расчет электронных и геометрическиххарактеристик лигандов и их комплексов; в) оптимизировать методики синтезакаталитически активного наноразмерного диоксида титана; г) провестимодифицирование наноразмерного диоксида титана катионами переходныхметаллов; д) определить возможность использования полученных катализаторовдля фотодеградации органических фенолсодержащих соединений на примерекрасителя бромфенолового синего и салициловой кислоты.
В работе былииспользованы следующие химические и физико-химические методы исследования:элементный анализ, рентгенофазовый анализ, ИК спектроскопия, электроннаяспектроскопия, квантово-химическое моделирование (DFT/B3LYP), методэнергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, растровый электронныймикроскоп, метод БЭТ, ЯМР-спектроскопия1.Научная новизна. По разработанным методикам выделено и изученосовокупностью методов исследования 14 новых комплексных соединенийчетырехвалентных титана, циркония с рядом гидроксилсодержащих органическихлигандов,определеныихсоставистроение.Изученыпроцессыкомплексообразования в растворах, определены состав и константы образованиякомплексных соединений.
Проведено квантово-химическое моделированиепространственного и электронного строения органических молекул иметаллокомплексов. Изучена термическая устойчивость выделенных комплексныхсоединений, определены оптимальные условия получения каталитически активногодиоксида титана. Проведено модифицирование диоксида титана катионамипереходных металлов.
Показана каталитическая активность полученныхкатализаторов в реакциях фотодеградации бромфенолового синего и салициловойкислоты.Научное и практическое значение. Теоретические и экспериментальныерезультаты и выводы вносят вклад в координационную химию титана, циркония.Спектральные и электронные характеристики соединений могут быть включены всправочники, обзоры и монографии. Полученные результаты могут бытьиспользовании для разработки эффективных катализаторов фотодеградациифенолов в сточных водах.Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на27 Международной Чугаевской конференции по координационной химии (г.Нижний Новгород, октябрь 2017 г.), X Международной конференции молодыхучёных по химии «МЕНДЕЛЕЕВ-2017» (г. Санкт Петербург, апрель 2017 г.), IVМеждународной научно-практической конференции «Успехи синтеза икомплексообразования» (Москва, 2017 г.); 8 и 9 научных конференциях студентовиранцев в России (Санкт Петербург, 2015 г.
и Екатеринбург, 2016 г.).1Физико-химические исследования проводились с использованием научного оборудования ЦКП ФХИ РУДН иИнститута Бим Гостар Табан (Иран)4По теме диссертации имеется 11 опубликованных работ, из них 4 в научныхжурналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов исписка литературы, содержащего 193 наименования. Она изложена на 155 страницах ивключает 69 рисунков и 10 таблиц.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ1. Литературный обзорГлава 1 диссертации содержит анализ литературных данных по комплекснымсоединениям титана и циркония с гидроксилсодержащими лигандами, методамполучения и характеристике оксидных фаз титана(IV), их использованию в качествефотохромных катализаторов в процессах фотодеградации фенолов.
На основаниианализа имеющейся литературы по проблеме исследования были сделаны заключенияо том, что соединения титана и циркония, и особенно диоксид титана, являютсяперспективными фотокатализаторами биодеградации фенола и соединений на егооснове, проявляющих токсические свойства и являющихся загрязнителямиокружающей среды. Каталитические свойства диоксида титана определяютсяадсорбцией на его поверхности как молекул – предшественников окисляющихрадикалов (молекул кислорода и воды), так и органических молекул, подвергающихсядеградации.
В связи с этим важно развивать исследования по поиску оптимальныхпутей синтеза диоксида титана, обладающего развитой поверхностью. Такимусловиям, в частности, соответствует наноразмерная модификация частицкатализатора. Для определения природы химического взаимодействия поверхностидиоксида титана с фенолами важно изучить строение с свойства модельныхкомплексных соединений титана(IV) с фенолами различного строения и сравнить ихсо свойствами комплексных соединений других элементов IV B группы (циркония).Так как оксид титана не окрашен, он проявляет фотокаталитическую активность поддействием ультрафиолетового облучения (<400 нм).
Интересным исследованиемпредставляется модификация катализатора с помощью окрашенных катионовпереходных металлов для получения фотокатализаторов разложения органическихвеществ, активных в видимой части спектра.2. Экспериментальная частьВ качестве объектов исследования в работе были использованы следующиеорганические соединения:(Н2L1)(Н2L2)(Н2L3)(Н2L4)(Н2L5)Синтез комплексных соединений титана(IV) с фенолами H2L1 – H2L5проводили по следующим методикам.51. 0.1 моль тетрабутоксида титана растворяли в 10 мл тетрагидрофурана. Кполученному раствору по каплям добавляли раствор, содержащий 0,2 мольсоответствующего фенола в 10 мл тетрагидрофурана.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
