Особенности адсорбции органических растворителей на модифицированных углеродных материалахНИР

Features of organic solvents adsorption on modified carbon materials

Источник финансирования НИР

грант Президента РФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 6 мая 2022 г.-31 декабря 2022 г. Особенности адсорбции органических растворителей на модифицированных углеродных материалах
Результаты этапа:
2 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Особенности адсорбции органических растворителей на модифицированных углеродных материалах
Результаты этапа: 1) Впервые изучено влияние допирования серой и кремнием малослойных графеновых фрагментов на кинетику адсорбции паров органических растворителей. Весовым методом в приборе динамической адсорбции паров измерены кинетические кривые для адсорбции/десорбции паров толуола, этилацетата и ацетонитрила при давлениях p/p0 равных 90% и 0%. Из кинетических кривых рассчитаны равновесная адсорбционная ёмкость при p/p0=90%, статическая ёмкость и константа скорости адсорбции, пропорциональная квадратному корню из коэффициента диффузии. Из значений константы скорости адсорбции при температурах 20, 25, 35 и 40С по уравнению Аррениуса рассчитаны энергии активации процесса диффузии при адсорбции/десорбции паров органических растворителей. Дополнительно изучена зависимость константы скорости адсорбции от давления пара. Основные выводы следующие: внедрение гетероатомов в структуру МГФ неизбежно приводит к уменьшению адсорбционной ёмкости за счёт изменений текстурных характеристик материалов, однако скорость диффузии паров органических растворителей в поры может как уменьшаться, так и увеличиваться благодаря понижению энергетического барьера для диффундирующих молекул. К примеру, допирование серой и кремнием приводит к уменьшению скорости адсорбции толуола в 2 раза, потому что сера и кремний встраиваются вне графеновых плоскостей и приводят к искажению их структуры, что в свою очередь уменьшает π-π взаимодействие молекул толуола с поверхностью. Внедрение гетероатомов в структуру МГФ увеличивает полярность поверхности, что способствует более эффективному взаимодействию с ней молекул ацетонитрила и, как следствие, повышает скорость диффузии. Особенно сильно этот эффект проявляется при допировании азотом. Скорость диффузии паров возрастает с ростом давления пара, однако при больших давлениях рост числа взаимных столкновений молекул внутри ограниченного объёма пор материалов приводит к уменьшению скорости диффузии. Обе тенденции приводят к наличию максимума при p/p0 = 50%. 2) Изучено влияние простейших способов модификации адсорбентов (пористых углей и кремнезёмов), получаемых из золы рисовой шелухи, на кинетику адсорбции паров бензола. Показано, что щелочная активация и щелочная активация в токе азота, существенно повышают удельную поверхность, адсорбционную ёмкость углей и скорость адсорбции. Однако активация в токе азота в отличие от активации в муфельной печи существенно повышает энергетический барьер для молекул из-за уменьшения среднего диаметра пор. Аминирование угля в автоклаве не изменяет текстурные характеристики, однако существенно повышает энергетический барьер для адсорбируемых молекул. Модифицирование кремнезёма APTES ухудшает адсорбционные характеристики из-за блокировки пор и уменьшения теплоты адсорбции, однако энергетический барьер для адсорбируемых молекул понижается. Зависимость константы скорости адсорбции от давления пара отражает сложную иерархию пор пористого угля, активированного в токе азота, что проявляется в наличии трёх максимумов при p/p0 = 25, 35 и 80%.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".