ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................6
ГЛАВА I. ПОЛУЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЙСОДЕРЖАЩИХ НАНОЧАСТИЦ
НА ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКНАХ ..................................................................16
1.1. Основное содержание главы.......................................................................................... 16
1.2. Современное состояние проблемы................................................................................ 16
1.2.1. Терминологические особенности: кластеры и наночастицы.............................. 17
1.2.2. Регулирование свойств наноструктур................................................................... 18
1.2.3. Полимерные матрицы для наночастиц ................................................................. 23
1.2.4. Полимерные матрицы для нанокатализаторов..................................................... 24
1.2.5. Нанокатализаторы на углеродных носителях ...................................................... 25
1.2.6. Синтез палладийсодержащих наночастиц............................................................ 26
1.2.7. Тенденции и выводы............................................................................................... 28
1.3. Изучение закономерностей процесса синтеза наносистем......................................... 29
1.3.1. Условия образования наночастиц.......................................................................... 29
1.3.2. Предварительная подготовка носителя................................................................. 32
1.3.3.Влияние щелочной обработки ................................................................................ 38
1.4. Сушка как комплексный параметр регулирования процесса синтеза наночастиц .. 40
1.4.1. Корректность применимости сушки в качестве параметра ................................ 40
1.4.2. Применение сушки для синтеза наночастиц ........................................................ 42
1.4.3. Основные закономерности процессов сушки...................................................... 43
1.4.4. Влияние параметров сушки на свойства наночастиц ......................................... 45
1.4.5. Регулирование средних размеров дисперсных частиц........................................ 51
1.5. Влияние восстановительной обработки ....................................................................... 54
1.5.1. Целесообразность регулируемого восстановления ............................................. 54
1.5.2. Изменение свойств наносистем при восстановлении.......................................... 55
1.6. Стабилизация наночастиц .............................................................................................. 59
1.6.1. Способы стабилизации ........................................................................................... 59
1.6.2. Влияние присутствия комплексообразователей .................................................. 59
1.6.3. Полимерное волокно как стабилизатор ................................................................ 60
1.7. Влияние дополнительных параметров синтеза............................................................ 61
1.7.1. Влияние природы наносимого соединения и противоионов на свойства
образующихся наносистем ..................................................................................... 61
1.7.2. Влияние рН нанесения............................................................................................ 63
1.7.3.Влияние ионов щелочноземельных металлов ....................................................... 64
1.8. Выводы к главе................................................................................................................ 65
ГЛАВА II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКАТАЛИЗАТОРОВ НА ПОЛИМЕРНЫХ НОСИТЕЛЯХ..............66
2.1. Модельные системы в изучении нанокатализаторов окисления ............................... 66
2.1.1. Особенности катализа в присутствии наносистем............................................... 66
диссРахимов Т.Х. 3
2.1.2. Особенности реакции низкотемпературного окисления СО ...............................66
2.1.3. Нанокатализаторы окисления на минеральных носителях..................................68
2.2. Нанокатализаторы окисления на полимерных носителях ...........................................73
2.2.1. Природа носителей и свойства наносистем ..........................................................73
2.2.2. Полнота удаления СО..............................................................................................73
2.2.3. Влияние влажности..................................................................................................74
2.2.4. Влияние содержания кислорода .............................................................................75
2.2.5. Влияние содержания газообразных микропримесей............................................75
2.3. Размерные характеристики и свойства наносистем .....................................................77
2.3.1. Эффекты, сопряженные с наносостоянием ..........................................................78
2.3.2. Граничные размеры наночастиц.............................................................................81
2.3.3. Размерные характеристики и полнота удаления СО ............................................83
2.3.4. Размерные характеристики и тип окислительной реакции..................................84
2.4. Корреляции между составом и границами активных фракций...................................86
2.4.1. Поиск взаимосвязи «Размер-свойство» .................................................................86
2.4.2. Образование каталитически активных структур: восстановление или
комплексообразование .............................................................................................90
2.4.3. Влияние размеров частиц на начальную активность ...........................................95
2.4.4. Изменение размерных границ при восстановлении .............................................97
2.4.5.Влияние структуры волокна на граничные размеры...........................................101
2.5. Локализация активных центров функциональности..................................................107
2.5.1. Границы активности и локализация активных центров.....................................107
2.5.2. Структурная чувствительность полимерных наносистем .................................108
2.6. Выводы к главе ..............................................................................................................111
ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ
ПОЛИМЕРНЫХ НАНОСИСТЕМ ................................................................ 113
3.1. Методологические основы исследования ...................................................................113
3.1.1. Необходимость разработки методологии............................................................113
3.1.2. Необходимость терминологической ясности......................................................114
3.1.3. Необходимость широкого охвата.........................................................................116
3.1.4. Дефиниции, терминологические соответствия и соотношения ........................117
3.2. Разработка комплексного метода изучения функциональной активности
полимерных наносистем.............................................................................................123
3.2.1. Обзор методов оценки эффективности................................................................123
3.2.2. Обзор методов анализа на содержание СО .........................................................124
3.2.3. Реактор и подбор его параметров.........................................................................130
3.2.4. Режимы изучения каталитических свойств.........................................................132
3.3. Методология измерений и допустимая погрешность ................................................140
3.3.1. Оценка погрешности измерений ..........................................................................140
3.3.2. Достоверность методов испытаний......................................................................142
3.3.3. Допустимая погрешность в измерении активности ...........................................149
3.4. Размерные границы наночастиц и модель покраски шаров......................................149
4
3.4.1. Постановка проблемы........................................................................................... 149
3.4.2. Принцип построения модели ............................................................................... 153
3.4.3. Описание Модели покраски шаров. .................................................................... 155
3.4.4. Принципы расчета................................................................................................. 157
3.4.5. Практическое руководство................................................................................... 159
3.5. Выбор модельных объектов и методов изучения ...................................................... 171
3.5.1. Выбор объектов для моделирования................................................................... 171
3.5.2. Выбор активного компонента.............................................................................. 172
3.5.3. Выбор модельного процесса ................................................................................ 173
3.6. Выводы к главе.............................................................................................................. 174
ГЛАВА IV. ВОЗМОЖНОСТИ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ .................................................................176
4.1. Проблема удаления СО .................................................................................................. 176
4.1.1. Состояние проблемы............................................................................................. 176
4.1.2. Исчерпывающая полнота удаления СО .............................................................. 179
4.1.3. Стабильность при хранении................................................................................. 181
4.1.4. Натурные испытания полимерных наносистем ................................................. 181
4.2. Возможности применения разработанных методик.................................................. 186
4.2.1. Необходимые и достаточные признаки применимости комплексной Методики
определения активности ....................................................................................... 186
4.2.2. Прикладное применение теории размерных границ наночастиц..................... 187
4.2.3. Внедрение полученных результатов ................................................................... 188
4.3. Выводы к главе.............................................................................................................. 189
ГЛАВА V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ..........................................190
5.1. Материалы ..................................................................................................................... 190
5.1.1. Полимерные волокна ............................................................................................ 190
5.1.2. Применяемые реактивы и растворы.................................................................... 190
5.2. Оборудование................................................................................................................ 191
5.2.1. Основное измерительное электрооборудование................................................ 191
5.2.2. Разделительное и специализированное оборудование...................................... 192
5.2.3. Газовое оборудование........................................................................................... 192
5.2.4. Электроприборы.................................................................................................... 193
5.2.5. Дополнительное оборудование............................................................................ 193
5.2.6. Лабораторная посуда ............................................................................................ 194
5.3. Методы........................................................................................................................... 194
5.3.1. Синтез палладийсодержащих наночастиц.......................................................... 194
5.3.2. Определение размеров наночастиц ..................................................................... 195
5.3.3. Восстановление палладийсодержащих частиц водородом............................... 195
5.3.4. Анализ газовоздушной смеси .............................................................................. 195
5.3.5. Реактивы................................................................................................................. 197
5.3.6. Приготовление стандартных смесей, содержащих СО ..................................... 197
5.4. Математическое обеспечение...................................................................................... 197
диссРахимов Т.Х. 5
5.4.1. Функции и процедуры ...........................................................................................197
5.4.2. PowerPivot ...............................................................................................................198
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................. 201
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..................................... 204
