Досліджено проблему синтезу (з використанням золь-гель і темплатного методів) нових гібридних органічно-неорганічних матеріалів з моно-, бі- або трифункціональним поверхневим шаром та вивчено вплив природи вихідних компонент та умов синтезу на склад, будову та властивості поверхні даних матеріалів. З використанням запропонованих методик синтезовано ксерогелі та мезопоруваті кремнеземи, функціоналізовані амінними, тіольними, (тіо)сечовинними та карбоксильними групами, вивчено їх структурно-адсорбційні характеристики. Показано, що внаслідок варіювання природи та співвідношення реагуючих компонент (силанів), а також та умов синтезу (природу розчинника, режим гелювання тощо), можна цілеспрямовано впливати на функціональність поверхневого шару, на вміст і співвідношення комплексоутворювальних груп у даному шарі, ступінь гідрофільності поверхні в таких гібридних матеріалх, а також на їх структурно-адсорбційні характеристики. Показано можливість використання таких гібридних матеріалів як селективних сорбентів мікрокількостей золота(III) і високоємних сорбентів ртуті(II). Запропоновано одностадійний золь-гель метод функціоналізації поверхні ксерогелів комплексними сполуками кобальту(II) та заліза(II) з такими лігандами, як основи Шиффа, порфирини та фталоціаніни. Показано можливість використання одержаних гібридних матриць для зворотнього зв'язування молекулярного кисню. З використанням силіконатних комплексів металів описано синтез поліметалметил-силоксанових ксерогелів (метал - Al(III), Cr(III), Fe(III), Ti(IV) і Zr(IV)). Запропонований метод дає змогу одержувати гідролітично стійкі, з високим вмістом металу (до 15 %) селективні адсорбенти. Розглянуто використання встановлених залежностей для прогнозування адсорбційних властивостей сорбентів, які одержуються з використанням золь-гель або темплатного методів синтезу.

  Скачати повний текст

Розроблено методики синтезу полісилоксанових і полісілсесквіоксанових ксерогелів з монофункціональним поверхневим шаром, що містить амінні, тіольні, карбоксильні, (тіо)сечовинні та (тіо)фосфорильні функціональні групи. Встановлено вплив природи функціональної групи й умов синтезу на структурно-адсорбційні характеристики ксерогелів з монофункціональним поверхневим шаром. Розроблено методику синтезу ксерогелів з біфункціональним поверхневим шаром, що містить комбінації різних за природою функціональних груп. Встановлено вплив природи та співвідношення реагуючих алкоксисиланів на ступінь гідрофобності таких матеріалів та їх порувату структуру. Розроблено темплатний метод синтезу мезопоруватих кремнеземів з моно- та біфункціональним поверхневим шаром, які мають високі значення питомої поверхні та високий вміст комплексотвірних груп - до 2ммоль/г (ПАР - хлорид цетилпіридинію).

  Скачати повний текст

За даними хроматографічного затримування газів різної природи розраховано термодинамічні параметри процесу адсорбції (зміни вільної мольної енергії Гіббса, ентальпії та ентропії), які описують перехід молекул газів різної природи на досліжувані адсорбенти. На катіонних модифікаціях морденіту AgNaM та CuNaM уперше виявлено ефект низьких заміщень, який проявляється у вигляді різкої зміни згаданих термодинамічних і хроматографічних характеристик (величин затримування, ширини хроматографічних зон тощо), що є результатом посиленої взаємодії молекул газів з катіонами у каналах морденіту за низького (5 %) ступеня йонообміну. На цеолітах AgNaM та CuNaM вперше досягнуто часткового розділення ізомерів бутану внаслідок впливу різного критичного розміру їх молекул і взаємодії з катіонами в каналах морденіту. Виявлено ефект нівелюючого впливу адсорбованої води на деякі термодинамічні та хроматографічні характеристики адсорбції газів на зволожених цеолітах типу X. Установлено, що внаслідок екранування водою адсорбційних центрів послаблюються зміни потенціалів Гіббса та інші параметри взаємодії між молекулами газів і цеолітом. За допомогою термодинамічних і хроматографічних параметрів обгрунтовано оптимальні модифікації цеолітів та умови для вилучення, адсорбційного концентрування, десорбції та хроматографічного аналізу оксидів карбону й нітрогену, а також вуглеводнів у забрудненому повітрі.

  Скачати повний текст

Розглянуто актуальні питання розробки технологічно перспективних методів хімічного модифікування поверхні вуглецевих матеріалів з метою формування функціонального покриву із заздалегідь заданими властивостями. З використанням реактивів Гриньяра розроблено ефективні методики модифікування поверхні активованого вугілля (АВ) органічними гідрофобними групами. Синтезовано серію зразків АВ з ковалентно закріпленими вуглеводневими насиченими, ненасиченими та ароматичними групами. На базі сучасних методів дослідження вивчено фізико-хімічні властивості одержаних систем, особливості перебігу окиснювальних процесів і термічні перетворення на їх поверхні. Розглянуто закономірності перебігу реакції каталітичного розпаду пероксиду водню і третбутилгідропероксиду на поверхні вихідних і модифікованих зразків АВ, а також зразків АВ з нанесеним паладієм. Встановлено, що найвищу активність виявляють гідрофобізовані зразки з нанесеним паладієм.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання впливу типу матриці на основі кремнеземних мезопористих молекулярних сит (ММС), природи органічних прекурсорів і умов їх матричної карбонізації на фізико-хімічні властивості вуглецевих ММС (ВММС), впливу постсинтетичного модифікування й активації на їх структуру й адсорбційні властивості, зокрема, за відношенням до водню. Виявлено збільшення адсорбційної ємності ВММС з підвищеним ступенем графітизації. Визначено, що в результаті піролізу ацетонітрилу в кремнеземних матрицях типу SBA-15 і KIT-6, а також цеоліті типу BEA формуються просторово впорядковані вуглецеві матеріали, їх часткова графітизація зумовлена відсутністю значних просторових обмежень для росту графічних структур на початковому етапі синтезу.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності специфічної адсорбції полярних органічних сполук з водних розчинів на поверхні дисперсних адсорбентів різної хімічної природи. Теоретично та експериментально обгрунтовано корецляції між адсорбційними та електронними властивостями речовини. Встановлено, що селективність адсорбції полярних органічних сполук зумовлена проявом слабких хімічних взаємодій з адсорбентом і молекулами води. Вперше запропоновано та експериментально обгрунтовано розглядати специфічну адсорбцію в наближенні двох моделей: адсорбції, що контролюється величинами ефективних зарядів атомів адсорбату, розчинника та поверхні адсорбенту, і адсорбції, що контролюється орбітальними взаємодіями їх граничних (нижчих вільних і вищих зайнятих) орбіталей. Визначено, що встановлені закономірності дозволяють прогнозувати і певною мірою керувати властивостями адсорбційних систем під час розробки технологій, що базуються на явищі селективної адсорбції.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено вплив умов синтезу, природи фосфоровмісного алкоксисилану на структурно-адсорбційні, фізико-хімічні характеристики та сорбційні властивості полісилоксанових матеріалів, функціоналізованих похідними фосфонових кислот. За золь-гель та темплатними методами синтезовано фосфоровмісні кремнійорганічні матеріали.

  Скачати повний текст

Уперше доведено можливість і запропоновано спосіб регулювання стану азоту й кисню активного вугілля внаслідок зміни ступеня окиснення та температури обробки вихідного вугілля та встановлено кількісні залежності, що дає змогу відповідно певним вимогам змінювати електродонорні властивості одержаного вугілля. Розроблено методику визначення електродонорної здатності активного вугілля, що базується на вимірюванні струмів окисно-відновних процесів за участю вугілля в електрохімічній комірці з розділеними електродними просторами. Визначено залежність електродонорних властивостей від вмісту азоту й кисню у структурі та на поверхні активного вугілля, яку одержано за результатом дослідження сорбційно-каталітичної активності, відновної здатності та потенціалів поверхні синтезованого N-, O-вмісного активного вугілля. Виявлено відповідність одержаних експериментальних даних результатам квантовохімічної оцінки енергетичних параметрів модельних вуглецевих кластерів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей сорбції одно- та багатозарядних іонів на нових дисперсних композиційних матеріалах на основі оксидів багатовалентних металів та карбону. Запропоновано модель формування поверхневого заряду та іонообмінної сорбції на оксидних матеріалах. Досліджено, що умови синтезу композиційних матеріалів на основі оксидної кераміки, а саме температура та час піролізу метану, впливають на кислотно-основні властивості цих матерілів. Запропоновано використання поляризації карбону як електропровідної компоненти композиційних сорбентів для регулювання ступеня поглинання іонів поверхнею оксидів. Показано, що різниця потенціалів, яка використовується, обумовлює знак та величину заряду поверхні оксидів та відповідну величину ступеня іонообмінного поглинання іонів поверхнею композиційних сорбентів. Отримані результати праці дають можливість запропонувати використання композиційних сорбційних матеріалів на основі металів та карбону для ефективного електрохімічно стимульованого іонообмінного вилучення одно- і багатозарядних іонів з водних розчинів з наступною безреагентною регенерацією сорбентів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень гідротермальної та твердофазної інтеркаляції в каолініт карбаміду та нового інтеркалату - хлориду амонію. Встановлено, що інтеркаляція, як різновид об'ємно-поверхневого модифікування каолініту на молекулярному рівні, підвищує його реакційну здатність і дозволяє регулювати більшість властивостей мінералу зміною природи інтеркалату, ступеня інтеркаляції та способів додаткової фізико-хімічної обробки. Інтеркалати каолініту можна використовувати для вирішення ряду практичних завдань у технологіях вогнетривів, наповнювачів, каталізаторів, сорбентів тощо.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Описано механізм формування адсорбційних кластерних (пристінкових) шарів у рідині на поверхні твердих фаз. З урахуванням міцелярної форми існування частинок твердих оксидних дисперсій у металевих розплавах складено рівняння для кількісної оцінки їх плавучості, швидкостей їх занурення та спливання. Сформульовано принципи розробки нових способів вимірювання зсувної в'язкості рідких металів з урахуванням формування у них специфічних пристінкових шарів внаслідок кластерної адсорбції. Запропоновано методику врахування позитивної кластерної адсорбції у капілярних методах визначення коефіцієнтів дифузії у рідких металах.

  Скачати повний текст

Показано, що утворення поверхневого адсорбційного шару досліджених біологічно активних молекул відбувається внаслідок взаємодії головним чином з вільними силанольними групами кремнезему. За умов адсорбції органічних сполук певний внесок здійснює дисперсна неспецифічна взаємодія, однак він є значно меншим, ніж зумовлений водневими зв'язками. Виявлено, що адсорбційна взаємодія з поліоксіетиленом (ПОЕ) та полівінілпіролідоном (ПВП) відбувається за умов витіснення з поверхні високодисперсного кремнезему сорбованих молекул води. Конформація моношарів ПОЕ та ПВП характеризується пласким розташуванням макромолекул та практично не залежить від умов взаємодії, а саме: адсорбції за умов рівноваги, імпрегнації (просочування), механосорбції та псевдозрідження. Установлено, що утворення у дисперсіях кремнезему вторинних структур різної компактності не впливає на доступність поверхні наночастинок для взаємодії з дослідженими молекулами модифікаторів, незалежно від їх молекулярної маси та розмірів. Виявлено, що визначальним фактором, який зумовлює перебіг процесу модифікування високодисперсного кремнезему нелеткими органічними сполуками за умов газового дисперсійного середовища, є сольватація і, як наслідок, пластифікація молекул модифікатора.

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності впливу різних форм кисню (у складі активного вугілля та у розчині) на окисно-відновні властивості активного вугілля і природу сорбції металів підгрупи міді. Вперше квантовохімічними методами проведено моделювання вуглецевих кластерів різного ступеня окиснення та їх комплексів з металами підгрупи міді. Встановлено, що його вплив на кінетику формування стаціонарного потенціалу визначається за малих значень статичної обмінної ємності (СОЄ) електродонорними властивостями, за великих - структурними особливостями активного вугілля. Досліджено механізм взаємодії кисневмісного вугілля з іонами металів підгрупи міді. Встановлено, що процес відновлення металів за малих значень СОЄ визначається електронодонорними властивостями активного вугілля і є орбітально-контрольованим (електрохімічний механізм), а за великих значень СОЄ - утворенням координаційних зв'язків кисневмісних функціональних груп з катіонами металів та є зарядово-контрольованим (хімічний механізм).

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено алгоритм та здійснено моделювання за методом Монте Карло адсорбції водню на поверхні вольфраму та молібдену. За результатами моделювання підтверджено справедливість концепції внутрішніх і зовнішніх передстанів за умов адсорбції водню на поверхні металів і встановлено роль відштовхувальної латеральної взаємодії у досягненні термодинамічної рівноваги між падаючим і десорбованим потоками. Запропоновано альтернативне пояснення наявності різної залежності коефіцієнта прилипання від ступеня покриття для випадку адсорбції водню на поверхні вольфраму та молібдену. Розроблено алгоритм моделювання адсорбції й упорядкування кисню та CO на поверхні Pt(III) з урахуванням різних типів адсорбційних центрів, латеральної взаємодії та дифузії, що дозволило одержати значення межових покриттів та структруи адсорбованих плівок у відповідності з експериментом. Показано, що латеральна взаємодія між молекулами CO на поверхні Pt(III) може бути представлена як суперпозиція диполь-дипольної та непрямої взаємодії. Створено нову модель реакції окиснення CO, згідно з якою активними стосовно реакції окиснення є атоми кисню, розташовані у hcp адсорбованих центрах.

  Скачати повний текст

Розглянуто актуальні питання конструювання центрів адсорбції холевої кислоти шляхом спрямованого модифікування поверхні кремнезему четвертинними амонієвими групами. Здійснено хімічну іммобілізацію тетраалкіламоній галогенідних груп різної будови на поверхні високодисперсних аморфних кремнеземів з використанням реакцій кватернізації, гідросилілювання та кополімеризації. За допомогою ІЧ спектроскопії, термічного аналізу з програмованим нагріванням та хімічного аналізу поверхневих сполук встановлено будову функціональних груп органокремнеземів, а також межі їх термічної та хімічної стабільності. Розраховано константи аніонного обміну, агрегування та стійкості. Показано, що хімічне закріплення четвертинних амонієвих груп на поверхні кремнезему сприяє покращанню основних параметрів адсорбції холевої кислоти у порівнянні з гідроксильованим кремнеземом й холестираміном.

  Скачати повний текст