Металл-органические каркасы на поверхности материалов: синтез, структура и применение в каталитических и сорбционных технологиях

Семёнов, Олег Владимирович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………… 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ……………………………………………………………………….. 8
1.1.Методы и подходы к получению металл-органических каркасов на различных
поверхностях……………………………………………………………………………………………………….. 10
1.1.1.Формирование тонких пленок MOFs методами ex situ ………………………………….. 10
1.1.2.Методы синтеза MOFs на поверхности материала (in situ подходы) ……………… 18
1.2.Физико-химические основы сорбционных процессов с использованием MOFs … 28
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТА PET@UIO-66 И
ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ. ……………………………………………………… 34
2.1. Разработка метода синтеза металлорганического каркаса UiO-66 на поверхности
полиэтилентерефталата ……………………………………………………………………………………….. 35
2.2. Изучение сорбционных свойств PET@UiO-66 на примере имидаклоприда …….. 45
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ГИБРИДНЫХ ФОТОАКТИВНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ НА
ОСНОВЕ PET@UIO-66 И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА ……………………………………………… 57
3.1. Разработка метода синтеза гибридных фотоактивных катализаторов на основе
PET@UiO-66 и наночастиц серебра ……………………………………………………………………… 58
3.1.1. Исследование фотокаталитической активности …………………………………………… 62
3.1.2. Исследование структуры PET@UiO-66-Ag25 ………………………………………………. 69
3.2. Исследование процессов разложения параоксона …………………………………………… 71
3.2.1. Кинетические закономерности. …………………………………………………………………… 71
3.2.2. Механизмы синергетического разложения с использованием PET@UiO-66-
Ag25 ……………………………………………………………………………………………………………………. 76
ГЛАВА 4. ИММОБИЛИЗАЦИЯ MOFS НА ПОВЕРХНОСТИ ПЛАЗМОН-АКТИВНЫХ
СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЗОЛОТА ………………………………………………………………………… 84
4.1. Разработка метода синтеза иерархической гомохиральной плазмон-активной
системы на основе мезопористой пленки золота и AlaZnCl …………………………………… 85
4.2. Селективное определение энантиомеров псевдоэфедрина(PE) ……………………….. 95
ГЛАВА 5. МЕТОДИКИ СИНТЕЗОВ И ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………………. 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………….. 133
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ ………………………………… 134
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………………………… 136

Актуальность работы В XXI веке металл-органические каркасы
(MOFs) приобрели особую популярность благодаря их уникальным
свойствам. Они не только сочетают в себе полезные функции
неорганических и органических блоков, но и отличаются большим
структурным разнообразием, возможностью тонкой регулировки
химических свойств, регулируемой пористостью, высокой площадью
поверхности (от 1000 до 10000 m2/g), механической прочностью и
термической стабильностью (зачастую превышающей 200°С). Такой
широкий спектр свойств делает возможным их применение в различных
областях науки и промышленности – хранение газа, катализ,
обеззараживание сточных вод, доставка лекарств и других.
Однако гранулометрический состав и высокая добавленная стоимость
металл-органических каркасов затрудняет их применение во всех
вышеперечисленных областях. Кроме того, несмотря на высокую
каталитическую и сорбционную активность MOFs, она остается все же
недостаточной для ряда применений. Функциональные свойства “простых”
металл-органических не удовлетворяют запросам промышленности, а
специфические лиганды и методы синтеза, а также дополнительное
оборудование для применения микро- и нанодисперсных порошков, и их
удаления после использования увеличивают ценообразование в разы.
Именно поэтому исследования в области создания новых материалов
на основе MOFs имеют огромный потенциал с точки зрения как
фундаментальной науки, так и практического применения. Важнейшими
вопросами в данной области остаются минимизация стоимости таких
материалов, равно как и влияние структуры на физико-химические свойства
MOFs – сорбционные или каталитические.
В связи с этим актуальной задачей является разработка методов
получения новых композитных материалов на основе тонких пленок
металл-органических каркасов на поверхности носителей, а также изучение
фундаментальных закономерностей сорбционных и каталитических
взаимодействий с их участием для целевых применений.
Целью диссертационного исследования является разработка методов
и подходов к получению функциональных материалов на основе тонких
пленок металл-органических каркасов на поверхности инертных или
функциональных носителей, позволяющих управлять химическими,
физическими и технологическими свойствами материалов, и дальнейшего
изучения физико-химических основ процессов сорбции, катализа и
сенсорики при применении материалов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1) Разработать метод получения металл-органических каркасов на

По результатам проведенных исследований сделаны следующие
выводы:
1. Разработан простой и эффективный метод получения
композитного материала на основе UiO-66 на поверхности
полиэтилентерефталата использованием вторичного сырья. В данном
подходе полиэтилентерефталат был впервые использован одновременно
как носитель с якорной группой и источника терефталевой кислоты.
2. Показано, что полученный композит PET@UiO-66 способен
хемосорбировать имидаклоприд с высокой эффективностью в условиях
реактора колонного типа с низким гидравлическим сопротивлением.
3. Разработан метод получения композита на основе PET@UiO-66
И наночастиц серебра для фотокаталитического разложения
этилпараоксона и предложен механизм синергетического каталитического
эффекта за счет возбуждения плазмона и его влияния на гидролиз
пестицида на активных кислотных центрах.
4. Разработан метод роста хирального MOF п на поверхности
мезопористой пленки золота и получена иерархически пористая
поверхность, способная к селективному захвату энантиомеров
псевдоэфедрина в присутствии биомолекул в биологических средах.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ИК (FTIR) – инфракрасная спектроскопия
УФ-Вид (UV-Vis) – спектрофотометрия
ГХ (GC) – газовая хроматография
ГХ-МС (GC-MS) – газовая хроматография с масс-спектрометрией
ТГ (TG) – термогравиметрия
СЭМ-ЭДС(SEM-EDX) – сканирующая электронная микроскопия с
энерго-дисперсионной спектроскопией
ПЭМ (TEM) – просвечивающая электронная микроскопия
РФэС (XPS) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
РФА (XRD) – рентгеновский фазовый анализ
ИСП-МС (ICP-MS) – Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной
плазмой
ВЭЖХ-УФ (HPLC-UV) – Высокоэффективная жидкостная
хроматография с ультрафиолетовым детектором
SERS – поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия
MOF/MOFs – металл-органический каркас/металл-органические
каркасы
UiO-66 – металл-органический каркас, названный в честь University
of Oslo. Состоит из циркония и терефталевой кислоты.
AlaZnCl-металлорганический каркас состоящий из цинка и лиганда –
N-(4-пиридилметил)-l-аланин⋅HCl
НЧ (NPs) – наночастицы
АСМ (AFM) – атомно-силовая микроскопия
БЭТ-анализ – метод Брунауэра-Эммета-Теллера
ИСП-ОЭС (ICP-OES) – Оптическая эмиссионная спектроскопия с
индуктивно связанной плазмой
CVA (ЦВА) – циклическая вольтамперометрия
LOD – Предел обнаружения
SNR – отношение величины сигнала к шуму
SD (СО) – стандартное отклонение
PET (ПЭТ) – полиэтилентерефталат

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Моделирование деградации кермета Ni-Zr0.82Y0.18O0.91 и композитного эффекта в ионной проводимости композитов La2Mo2O9-La2Mo3O12
    📅 2022год
    🏢 ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук
    Электрохимически активные мономеры и полимеры с пендантными группами на основе соединений 9Н-тиоксантен-9-онового ряда
    📅 2022год
    🏢 ФГБУН Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук
    Кинетика и механизм радикальных реакций гидрофильных тиолов
    📅 2021год
    🏢 ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
    Исследование влияния сопряжения p-электронов в углеродных нанотрубках на их эмиссионные свойства
    📅 2021год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
    Хемилюминесценция в реакции ароматических нитрозосоединений с трифенилфосфином
    📅 2021год
    🏢 ФГБНУ Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук
    Термодинамические свойства сополимеров на основе хитозана
    📅 2021год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»