Фізико-хімічні та адсорбційно-каталітичні властивості активованого вугілля, модифікованого органічними гідрофобними групами - Автореферат

Київський національний університет імені Тараса ШевченкаНауковий керівник: доктор хімічних наук, професор Яцимирський Віталій Костянтинович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри фізичної хімії хімічного факультету Захист відбудеться 24 листопада 2003 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.03 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. На базі сучасних методів дослідження вивчено фізико-хімічні властивості одержаних систем, особливості перебігу окиснювальних процесів і термічні перетворення на їх поверхні. Як приклад тестування каталітичної активності синтезованих матеріалів та перспективності їх використання у ролі носіїв активних речовин досліджено закономірності перебігу реакції каталітичного розкладу пероксиду водню і третбутилгідропероксиду на поверхні вихідних і модифікованих зразків АВ, а також зразків АВ з нанесеним паладієм.Особливої актуальності набуває розробка принципово нових науково обґрунтованих технологій направленого синтезу сорбентів та носіїв каталізаторів з наперед заданими фізико-хімічними властивостями або надання цих властивостей традиційним матеріалам. Серед вуглецевих матеріалів важливе місце посідає активоване вугілля (АВ), але його застосування обмежується використанням АВ як активованої матриці, що має велику питому поверхню, розвинену порувату структуру, механічну, гідролітичну та термічну стійкість і вигідно відрізняється від інших сорбентів гідрофобними властивостями поверхні. Особливо перспективним для застосування в адсорбції та каталізі є одержання сорбентів з дифільними властивостями, оскільки поряд з високим вмістом активних полярних центрів, вони мають спорідненість до неполярних фрагментів органічних молекул, що може сприяти адсорбції цих молекул на поверхні каталізатора і полегшувати перебіг реакцій за їх участю. Метою даної роботи була розробка методів модифікування поверхні активованого вугілля органічними гідрофобними групами і дослідження фізико-хімічних та адсорбційно-каталітичних властивостей одержаних систем. Встановлено принципову можливість прищеплення органічних гідрофобних груп за участю активних центрів поверхні та реактиву Гриньяра.Виходячи з наведених в літературі температур розкладу кисневмісних груп різних типів, встановлено, що при окисненні АВ пероксидом водню відбувається порівняно незначне збільшення концентрації карбоксильних груп (на 17 %), тоді як вміст фенольних груп сильно зростає (в 2,2 рази), а карбонільних зменшується майже в 2 рази. Для зразка АВ, обробленого азотною кислотою, навпаки, характерне істотне зростання вмісту карбоксильних (в 2,5 рази), а також фенольних (понад в 2 рази) одночасно зі зникненням карбонільних груп, що повязано як з руйнуванням поверхні АВ внаслідок окиснення, так і з кислотністю даного окисника. Окиснення азотною кислотою спричиняє зростання загальної концентрації кисневмісних груп в 1,9-3,2 рази за рахунок як фенольних (в 1,9-2,6 рази) і карбоксильних (в 1,5-5,8 разів), так і ангідридних та лактонних груп (в 5-7 разів). Таким чином, серед усіх досліджених зразків було вибрано зразок АВ, окиснений 15 % розчином пероксиду водню (АВ-Ох), що містить на поверхні значну кількість фенольних груп. Гідрофобізацію поверхні проводили за допомогою реактиву Гриньяра: За цією методикою вперше отримано зразки активованого вугілля з прищепленими вуглеводневими насиченими (бутильними (Bu), октильними (Oc)), ненасиченими (алільними), циклічними (циклогексильними (ЦГ)) та ароматичними (бензильними (Б)) групами.Розроблено методику одержання ковалентно закріплених алкільних та арильних груп на поверхні активованого вугілля шляхом перетворення всіх кисневмісних груп у фенольні з подальшим хлоруванням та обробкою реактивом Гриньяра, що забезпечує формування поверхневого шару з регульованими гідрофобними властивостями. Показано, що окиснення АВ розчинами пероксиду водню призводять до загального збільшення концентрації кисневмісних груп (в 1,5 - 2,5 рази) головним чином за рахунок фенольних груп, вміст яких порівняно з вихідним зразком зростає в 2,5-3 рази. Окиснення азотною кислотою спричиняє зростання загальної концентрації кисневмісних груп в 1,9-3,2 рази за рахунок як фенольних (в 1,9-2,6 рази) і карбоксильних (в 1,5-5,8 разів), так і ангідридних та лактонних груп (в 5-7 разів).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ