Физико-химические основы управления синтезом стеклоуглеродных и оксидных наноматериалов при помощи поверхностно-активных веществ Жеребцов Дмитрий Анатольевич

Краткое описание

Жеребцов, Дмитрий Анатольевич.
Физико-химические основы управления синтезом стеклоуглеродных и оксидных наноматериалов при помощи поверхностно-активных веществ : диссертация ... доктора химических наук : 02.00.04 / Жеребцов Дмитрий Анатольевич; [Место защиты: Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)]. - Челябинск, 2019. - 256 с. : ил.
Оглавление диссертациидоктор наук Жеребцов Дмитрий Анатольевич
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Самоорганизующиеся наноструктурированные системы
1.2. Упорядоченные жидкокристаллические фазы в системах «вода - ПАВ» и «вода - масло - ПАВ»
1.3. Блок-сополимеры
1.4. Микроэмульсии и эмульсии
1.5. Методы матричного синтеза
1.5.1. Классификация методов матричного синтеза по природе наноматериалов
1.5.1.1. Матричный синтез стеклоуглеродных наноматериалов
1.5.1.2. Матричный синтез оксидных и оксигидроксидных наноматериалов
1.5.1.3. Перспективные направления в методике синтеза наноматериалов
1.5.2. Классификация методов синтеза по типу исходных реагентов
1.6. Выводы по главе
Глава 2. ВЫБОР КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ СИНТЕЗА НАНОМАТЕРИАЛОВ
2.1. Наноструктурированные стеклоуглеродные материалы, оксиды и окси-гидроксиды: назначение и свойства
2.1.1. Мезопористый стеклоуглерод
2.1.2. Мезопористые оксидные и оксигидроксидные материалы
2.2. Исходные материалы для синтеза стеклоуглерода
2.2.1. Углеродсодержащие вещества
2.2.2. Растворители в системе «растворитель - ФС - ПАВ»
2.2.3. Поверхностно активные вещества
2.2.3.1. Классификация и назначение ПАВ
2.2.3.2. Критерии выбора ПАВ - компонента системы для синтеза
2
2.2.4. Характеристика веществ и приготовление растворов
2.3. Исходные материалы для синтеза мезопористых оксидов
и оксигидроксидов металлов
2.3.1. Органические и неорганические соединения металлов
2.3.2. ПАВ: критерии выбора
2.4. Исследуемые образцы: целевое назначение и форма
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
3.1. Методы исследования растворов
3.1.1. Измерительная ячейка для исследования свойств растворов
3.1.2. Изотермическое сечение диаграммы состояния системы «вода -ФС - ИДЭГ». Исследование свойств растворов
3.1.2.1. Светопропускание
3.1.2.2. Электропроводность и вязкость
3.1.2.3. Поляризационный эксперимент
3.1.2.4. Рентгенофазовый анализ
3.1.2.5. Коэффициент преломления и плотность
3.1.2.6. Особенности строения растворов системы «вода - ФС -ИДЭГ» при температуре 20 °С
3.1.3. Основные выводы об информативности методов исследования растворов
3.2. Методы синтеза стеклоуглеродных наноматериалов
3.2.1. Синтез стеклоуглерода на основе фурфурилового спирта
3.2.1.1. Исследование реакции поликонденсации
ФС методом ЯМР!Н
3.2.1.2. Исследование термолиза фуранового полимера
3.2.1.3. Методика синтеза стеклоуглеродных материалов
3.2.2. Особенности синтеза стеклоуглерода на основе ПВС
3.2.3. Основные результаты по методике синтеза стеклоуглеродных
наноматериалов
3
3.3. Методы синтеза оксидных и оксигидроксидных наноматериалов
3.3.1. Синтез оксигидроксидных материалов золь-гель методом
3.3.2. Градиентный синтез оксигидроксида металла в растворах
3.3.3. Синтез оксигидроксида титана и оксида кремния в неводных растворах
3.3.4. Основные результаты по методике синтеза оксидов и оксигидрок-сидов
3.4. Методы исследования наноматериалов
3.4.1. Электронная микроскопия
3.4.2. Рентгенофазовый анализ
3.4.3. Термические исследования
3.4.4. Адсорбционные измерения
3.4.4.1. Адсорбция и десорбция азота
3.4.4.2. Адсорбция метиленового голубого
3.4.4.3. Адсорбция и десорбция бензола
3.4.5. Изменение размеров образца при прокаливании
3.4.6. Основные выводы о результативности методов исследования наноматериалов
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СТЕКЛОУГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Выбор растворителя для синтеза стеклоуглеродных материалов
в системе «растворитель - ФС - ПАВ»
4.1.1. Особенности растворов «вода - ФС - ИДЭГ»
4.1.2. Выбор компонентов для синтеза стеклоуглеродных материалов на основе системы «органический растворитель - ФС - ИДЭГ»
4.2. Исследование свойств стеклоуглеродных материалов, синтезированных в системе «ДБФ - ФС - ИДЭГ»
4.2.1. Физико-химические основы синтеза пористого стеклоуглерода
4.2.2. Морфология мезопористого стеклоуглерода
4
4.2.3. Свойства стеклоуглеродных материалов в системе «ДБФ
ФС - ИДЭГ»
4.2.3.1. Адсорбционные измерения
4.2.3.2. Изменение размеров образца при прокаливании
4.2.3.3. Термические исследования стеклоуглеродных материалов
4.2.4. Основные результаты исследования стеклоуглерода, полученного в системе «ДБФ - ФС - ИДЭГ»
4.3. Исследование свойств стеклоуглеродных материалов, синтезированных в системе «ТЭГ - ФС - ИДЭГ»
4.3.1. Синтез и морфология материалов
4.3.2. Свойства стеклоуглеродных материалов
4.3.2.1. Адсорбционные измерения
4.3.2.2. Изменение размеров образца при прокаливании
4.3.2.3. Прочность стеклоуглеродных материалов
4.3.2.4. Электропроводность стеклоуглеродных материалов
4.3.3. Модель пористости стеклоуглерода
4.3.3.1. Влияние состава раствора на характеристики пористости стеклоуглеродного материала
4.3.3.2. Схемы расположения открытых пор в стеклоуглероде
4.3.4. Основные результаты синтеза и исследования стеклоуглеродных материалов в системе «ТЭГ - ФС - ИДЭГ»
4.4. Исследование свойств стеклоуглеродных нанокомпозитов, синтезированных в системе «ТБТ - ФС - ИДЭГ»
4.4.1. Синтез и морфология стеклоуглеродного нанокомпозита ТЮ2/стеклоуглерод
4.4.2. Основные результаты синтеза композита ТЮ2/стеклоуглерод
4.5. Исследование свойств стеклоуглеродных композитов
с наночастицами металлов
4.5.1. Свойства композитов с наночастицами Ag и Au, полученных в
системе «вода - ПВС - ПАВ»
5
4.5.1.1. Особенности синтеза мезопористых структур
4.5.1.2. Морфология нанокомпозитов
4.5.1.3. Исследование свойств стеклоуглеродных нанокомпозитов методами термического анализа
4.5.2. Свойства стеклоуглеродных материалов с наночастицами
Fe, Co, Au, полученными в системе «ДБФ - ФС - ИДЭГ»
4.5.3. Свойства композитов с наночастицами Fe и Co в стеклоуглероде; синтез в системе «ТЭГ - ФС - ИДЭГ»
4.5.3.1. Физико-химические особенности синтеза композита ме-талл/стеклоуглерод
4.5.3.2. Морфология композита и структура наночастиц Fe и Co
4.5.3.3. Термические исследования стеклоуглеродных нанокомпозитов
4.5.4. Основные результаты синтеза композитов
металл/стеклоуглерод
4.6. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ НАНОРАЗМЕРНЫХ ОКСИГИДРОКСИДОВ И ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПАВ
5.1. Исследование свойств нанодисперсного оксида циркония
5.1.1. Синтез оксигидроксида циркония в растворе «аммиак - нитрат цирконила - ПАВ»
5.1.1.1. Физико-химические основы синтеза оксигидроксида циркония c ПАВ
5.1.1.2. Термическое разложение оксигидроксида циркония
до ZrO2
5.1.2. Градиентный синтез оксигидроксида циркония с ДПГ
5.1.2.1. Физико-химические основы градиентного синтеза
5.1.2.2. Термический анализ оксигидроксида циркония
5.1.3. Морфология нанодисперсного ZrO2
6
5.1.4. Адсорбционные свойства нанодисперсного Zrü2
5.1.5. Основные результаты исследования нанодисперсного оксида циркония
5.2. Исследование свойств нанодисперсного оксида вольфрама
5.2.1. Исследование управления процессами структурообразования ок-сигидроксида вольфрама при помощи ПАВ
5.2.1.1. Физико-химические основы синтеза оксигидроксида вольфрама c ПАВ
5.2.1.2. Морфология оксигидроксида вольфрама
5.2.1.3. Модель формирования оболочечной морфологии нанодисперсного оксигидроксида вольфрама
5.2.1.4. Адсорбция бензола оксигидроксидом вольфрама
5.2.2. Восстановление оксигидроксида вольфрама (VI) до WO2
5.2.3. Результаты физико-химического исследования влияния ПАВ
на процессы синтеза наноразмерного Wü2
5.3. Влияние ПАВ на формирование наноматериалов на основе TiO2
5.3.1. Синтез наноматериалов гидролизом ТБТ в присутствии ПАВ
5.3.1.1. Физико-химические основы синтеза оксигидроксида титана гидролизом ТБТ
5.3.1.2. Термическое разложение оксигидроксида титана до TiO2
5.3.2. Свойства наноматериалов на основе TiO2
5.3.3. Основные результаты исследования процессов синтеза наноматериалов на основе TiO2
5.4. Исследование свойств оксигидроксидов Al, Cr и Fe, синтезированных
в растворах, содержащих ИДЭГ
5.4.1. Синтез оксигидроксидов алюминия, хрома(Ш) и железа(Ш) в растворах нитратов, содержащих ПАВ
5.4.1.1. Физико-химические основы синтеза оксигидроксидов
5.4.1.2. Термическая обработка оксигидроксидов алюминия,
хрома(Ш) и железа(Ш)
7
5.4.1.3. Методика синтеза оксигидроксидов металлов с ПАВ
5.4.2. Морфология оксигидроксидов алюминия, хрома(Ш)
и железа(Ш)
5.4.3. Основные результаты исследования оксигидроксидов алюминия, хрома(Ш) и железа(Ш)
5.5. Исследование свойств наноматериалов на основе SiO2, синтезированных в растворах, содержащих ИДЭГ
5.5.1. Синтез SiO2 гидролизом ТЭОС в присутствии ПАВ
5.5.1.1. Физико-химические основы синтеза SiO2
5.5.1.2. Термическая обработка силикагеля
5.5.2. Свойства наноматериалов на основе SiO2
5.5.3. Основные результаты исследования наноматериалов на основе SiO2
5.6. Выводы по главе