Импульсный плазмохимический синтез углеродсодержащих композитов на основе TiO2

Мироненко, Владислав Викторович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Полупроводниковый фотокатализ – одна из самых привлекательных и востребованных технологий, которая основана на сборе солнечной энергии для использования в энергетике и окружающей среде. Показано, что диоксид титана (TiO2) является ведущим полупроводниковым фотокатализатором для разложения загрязняющих веществ. Он обладает низкой фотокаталитической активностью при активации видимым светом, из-за его внутренней ширины запрещенной зоны. Разработаны различные стратегии повышения эффективности TiO2 в области видимого света. Среди них модификация TiO2 углеродистыми наноматериалами – весьма эффективный путь для значительного повышения фотокаталитической активности.
Цель работы – Получение углеродосодержащего нанокомпозита на основе диоксида титана с улучшенными фотокаталитическими свойствами.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 10
Актуальность …………………………………………………………………………………………… 13
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………… 16
1.1 Современные методы получения углеродсодержащего композита на
основе диоксида титана ………………………………………………………………………… 17
1.1.1 Метод термического окисления ………………………………………………… 17
1.1.2 Метод термического разложения ………………………………………………. 25
1.1.3 Гидротермальный метод……………………………………………………………. 28
1.1.4 Метод термообработки TiO2 ……………………………………………………… 39
1.1.5 Сольвотермический метод ………………………………………………………… 42
1.1.6 Одношаговый метод с использованием специальной ячейки ……… 45
1.1.7 Метод химического осаждения …………………………………………………. 48
1.1.8 Модификация TiO2 в атмосфере спиртов …………………………………… 50
1.1.9 Золь-гель метод ………………………………………………………………………… 53
1.2 Вывод из литературного обзора ………………………………………………………. 67
2 Экспериментальная часть ………………………………………………………………………. 71
2.1 Импульсный электронный ускоритель ТЭУ-500 ………………………………. 71
2.2 Плазмохимический реактор …………………………………………………………….. 76
2.3 Методы анализа нанопорошков……………………………………………………….. 77
2.3.1 Инфракрасная спектроскопия ……………………………………………………. 77
2.3.2 Рентгенофазовый анализ …………………………………………………………… 78
2.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия ……………………………… 81
2.8.4 Фотокаталитическая активность ……………………………………………….. 82
3 Результаты эксперимента ………………………………………………………………………. 88
3.1 Импульсный плазмохимический синтез углеродсодержащего
композита на основе диоксида титана …………………………………………………… 88
3.2 Фазовый состав синтезированного наноразмерного композита Tix-Cy-Oz
…………………………………………………………………………………………………………….. 90
3.3 Химический состав наноразмерного композита Tix-Cy-Oz, полученного
импульсным плазмохимическим методом. ……………………………………………. 91
3.4 Морфология и размер частиц углеродсодержащего композита на основе
диоксида титана, полученного импульсным плазмохимическим методом 92
3.5 Исследование фотокаталитических свойств композита Tix-Cy-Oz……… 95
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 99
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 103
4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………….. 103
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………….. 103
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения…………………………………… 105
4.1.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………… 107
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………….. 110
4.2 Инициализация проекта…………………………………………………………………. 112
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом……………… 114
4.3.1. Контрольные события проекта ……………………………………………….. 114
4.3.2 План проекта …………………………………………………………………………… 115
4.3.3 Бюджет научной разработки ……………………………………………………. 117
4.4 Оценка ресурсной и организационной эффективности исследования 124
4.5 Выводы по разделу………………………………………………………………………… 126
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 131
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………………. 131
5.1.1 Анализ выявленных вредных факторов……………………………………. 131
5.1.2 Анализ выявленных опасных факторов……………………………………. 135
5.2 Экологическая безопасность………………………………………………………….. 137
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 138
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 140
Список использованной литературы ……………………………………………………….. 142
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 149

В настоящее время имеется устойчивый растущий в мире спрос на
нанопорошки, производственное оборудование и на изделия (продукцию) из
нанопорошков или с добавками нанопорошков. Это обусловлено
практической необходимостью создания новых наноматериалов, которые
благодаря своей уникальности находят широкое применение. Уникальность
наночастиц заключается в том, что их физические и химические свойства
зачастую существенно отличаются от свойств частиц того же самого
вещества, что и открыло перед промышленностью совершенно новые
перспективы. Разработка новых методов получения, усовершенствование
существующих методов исследования характеристик наноразмерных
объектов помогла ученым экспериментально подтвердить теоретические
тезисы о наноматериалах.
Наноматериалы представляют собой материалы, которые
характеризуются по меньшей мере одним размером в нанометровом
диапазоне (1нм = 10-9 м). Материалы с такой шкалой длины, находящейся в
пределах атомных и микромасштабных размерах, обладают новыми
физическими и химическими свойствами. Следует отметить, что в
зависимости от способа синтеза получаются материалы разнообразных форм,
которые могут обладать различными уникальными физико-химическими
свойствами. Кроме того, комбинирование различными методами двух или
более компонентов или фаз с различными физическими и химическими
свойствами, при чем, по меньшей мере, один из этих компонентов находится
в нанометровом масштабе, приводит к дифференцированным свойствам по
сравнению с отдельными компонентами. Это вводит новый класс –
нанокомпозиты. Нанокомпозиты, представляющие собой структуру с ядром
из различных металлов, капсулированных углеродными структурами,
вызывают в последние 5-6 лет повышенный интерес у исследователей в
химии, медицине, биологии и материаловедении. Эти материалы могут быть
использованы как магнитная среда для хранения информации, в качестве
фотокатализаторов для осуществления химических превращений (очистки
жидких сред от неорганических, органических, биологических примесей,
клеток, субклеточных культур, белков и ДНК). Для получения
нанокомпозитов применяются жидкофазный метод, золь-гель метод,
классический хлорный процесс, пламенный синтез и т.д. Преобладающими
методами синтеза нанокомпозитов являются методы на основе золь-гель
технологии. Недостатком технологии является использование дорогих
катализаторов для запуска химической реакции, необходимость сушки и
закалки конечного продукта.
Перспективным видится метод получения наноразмерных композитов,
основанный на цепных плазмохимических процесса, инициируемых
импульсным электронным пучком, благодаря следующему ряду
конкурентных преимуществ:
– низкие удельные энергозатраты;
– возможность проведения реакций в одну стадию;
– универсальность технологии и оборудования для получения
различных оксидов;
– потенциально высокая ожидаемая удельная производительность
оборудования для опытно-промышленной установки (десятки кг/час готового
продукта);
– возможность получения диоксида титана, диоксида кремния и
сложных композиционных оксидов с заданными свойствами;
– широкая номенклатура получаемых наноразмерных материалов,
достигаемая за счет применения нескольких (органических и/или
неорганических) исходных веществ.
Разработка научных основ газофазного метода синтеза
углеродсодержащего композита на основе диоксида титана на базе
неравновесных плазмохимических процессов, инициируемых импульсным
электронным пучком, является актуальной задачей. Экспериментальным
исследованиям в этом направлении и посвящена магистерская работа.
Актуальность

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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Оптимизация разрядного контура возбуждения CuBr лазера
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Автономная следящая система для комплекса цифровой радиографии
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Диагностика дефектов в металлах на основе скин-эффекта
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)