|
p align="left">В данной работе нами реализован первый подход при получении водорастворимых производных фуллерена С60. О комплексах ПВП с фуллереном С60 ранее сообщалось в работах [4-8]. Однако, следует отметить, что приготовить высокие концентрации фуллерена С60 в ПВП по методике, предложенной в [4], не представляется возможным. В данной методике имеется недостаток, заключающийся в том, что трудно приготовить высокие концентрации фуллерена С60 в смеси хлороформ-толуол. При работе с чистым толуолом также возникают сложности, связанные с малой полярностью растворителя. Анализируя предшествующие работы [4-8], мы пришли к выводу, что для получения водорастворимых комплексов ПВП•С60 (I), необходимо проводить синтез в одном растворителе, который должен быть одновременно полярным и хорошо растворять как ПВП, так и фуллерен С60. Таким растворителем является, на наш взгляд, хлорбензол. Хлорбензол имеет диэлектрическую проницаемость ? = 5,6, т.е. он полярнее хлороформа (?=4,8). Растворимость фуллерена С60 в хлорбензоле составляет 5,6 мг/мл [3], что на порядок выше, чем в смеси толуол-хлороформ. Хлорбензол также хорошо растворяет ПВП. Используя новый растворитель, мы значительно улучшили методику синтеза комплекса (I) и повысили содержание фуллерена С60 в комплексе. Для получения комплекса (I) необходимо применить абсолютный хлорбензол и специально высушенный ПВП. В работе использовали ПВП аптечной марки «энтеродез» с молекулярной массой 12600±2700, после дополнительной и тщательной сушки в вакууме при 800С в течение 50 часов. ПВП и фуллерен С60 растворяли отдельно в абсолютном хлорбензоле, а затем смешивали эти растворы и нагревали при 60 0С в течение 5 часов, охлаждали до комнатной температуры, затем до 0 0С и выдерживали в течение 50 часов при комнатной температуре. Хлорбензол отгоняли при 600С в вакууме. Остаток растирали и длительно высушивали в вакуумном шкафу до постоянной массы. Полученный комплекс (I) растворяли в воде. Содержание фуллерена С60 в комплексе достигает 1,6%, т.е. примерно в два раза выше, чем в работе [4]. Комплекс (I) поглощает в УФ-области при 255 и 330 нм в воде и достаточно стабилен при комнатной температуре в воде, но постепенно разрушается с течением времени. При нагревании в воде при 80 0С комплекс (I) разрушается в течение 70 часов. Растворимость комплекса (I) и содержание фуллерена С60 определяли как весовым, так и методом УФ-спектроскопии при 255 и 330 нм. Другой способ увеличения растворимости фуллерена С60 в воде, разработанный нами, заключается в переводе его в коллоидное состояние с использованием стабилизатора - додецилсульфата натрия. Отдельно готовили раствор фуллерена С60 в толуоле концентрацией 1 мг/мл и раствор додецилсульфата натрия в смеси вода-ацетон (1:3). К раствору стабилизатора, при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке, прикапывали толуольный раствор фуллерена С60. Полученный гомогенный раствор желтого цвета перегоняли при атмосферном давлении и интенсивном перемешивании. Сначала отгоняется ацетон, а затем азеотропная смесь толуол-вода. В результате органические растворители полностью удаляются, и при дальнейшей перегонке отделяется вода с показателем преломления n = 1,3330. В процессе перегонки фуллерен С60 диспергируется в воде и стабилизируется додецилсульфатом натрия. Таким способом были получены дисперсии с содержанием С60 0,01 - 0,50 г/л, цвет которых при увеличении концентрации меняется от желтоватого до темно-коричневого. Средний размер коллоидных частиц в водной среде, рассчитанный по методу спектра мутности, составляет 24 нм. Стабилизирующее действие молекул додецилсульфата натрия проявляется в том, что они адсорбируются на поверхности фуллереновой сферы углеводородными радикалами, а их полярные группы образуют внешний слой, препятствующий коагуляции. В водном растворе происходит частичная диссоциация полярных групп, и строение коллоидной частицы фуллерена С60 можно представить формулой: {n[C60]mC12H25SO4-(m - x)Na+}xNa+ Таким образом, получены водорастворимые производные фуллерена С60, которые могут быть использованы в химии и химической технологии. УДК 541.138 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ОРГАНИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ О.В. Долгих, Н.В. Соцкая, Д.В. Крыльский, М.Ю. Хазель Воронежский государственный университетСплавы никеля уже давно нашли широкое применение в промышленности благодаря целому ряду ценных физических, химических и магнитных свойств. В последнее время появились работы, посвященные использованию их в качестве электродных материалов, поскольку они химически стабильны и проявляют каталитические свойства в реакциях выделения водорода [1-4], кислорода [5], окисления различных органических соединений [6]. Кроме того, никель и его сплавы являются катализаторами реакции анодного окисления гипофосфит-иона, которая лимитирует процесс так называемого химического осаждения многих металлов, в том числе и самого никеля. Поэтому изучение факторов, влияющих на каталитическую активность никелевых сплавов, представляется актуальной задачей. Целью данного исследования являлось изучение влияния ряда серо- и азотсодержащих органических веществ, добавок в электролит никелирования, на каталитическую активность Ni,P-сплавов, сформированных в их присутствии, в реакции анодного окисления гипофосфит-иона.Для исследования были выбраны соединения, представленные в таблице. Среди них структурные аналоги - тиомочевина (1) и гуанидин (2), их гетероциклические аналоги (добавки 3-8), соединения с -S-S- фрагментом (9-10) и тиоспирты (11-12). Пленки Ni,P-сплавов переменного состава получали на рабочем Ni-электроде площадью 0.62 см2 из электролита, содержащего (моль/л): NiCl26H2O - 0,08; NaH2PO2H2O - 0,24; NH2CH2COOH - 0,20; CH3COONa3H2O - 0,12 (pH 5,5). Катодное осаждение осуществляли в потенциодинамическом режиме с помощью потенциостата ПИ-50-1,1, поляризуя электрод от стационарного потенциала до -1,2 В (здесь и далее все потенциалы приведены относительно с.в.э.). Каталитическую активность полученных сплавов изучали, снимая анодные потенциодинамические кривые в 0,24 М растворе гипофосфита натрия. Состав Ni,P-сплавов устанавливали на основе данных рентгенофлюоресцентного анализа, проводимого на приборе VRA-30 (30 кВ, 30 мА, сенциляционный счетчик, кристалл-анализатор LiF (200), время экспозиции 30 с.). Информацию о структуре покрытий получали посредством рентгеноструктурного анализа на приборе ДРОН-3 (Cu K?-излучение, 35 кВ, 20 мА).Органические добавки|
№ п/п | Название | Структурная формула | № п/п | Название | Структурная формула | | 1 | Тиомочевина | | 7 | 1-Метилурацил | | | 2 | Гуанидин | | 8 | 4-Амино-1,3-диметилурацил | | | 3 | 4-Имидазолон-2-тион | | 9 | Динатриевая соль 4,4'-дитиоди-бензолдисульфокислоты | | | 4 | 2-Аминотиа-зо-лин | | 10 | 2,2'-Диаминоди-тиодибензол | | | 5 | 4-Тиазолиди-нон-2-тион | | 11 | 2-((4амино-6-фениламино)-1,3,5 -триазин-2-ил) метилтио) этанол | | | 6 | Барбитуровая кислота | | 12 | 2-((4-толиламино-6-амино-1,3,5 -триазин-2-ил) метилтио) этанол | | | |
Использование органических добавок, представленных в таблице, при формировании Ni,P-покрытий позволяет получать сплавы различного состава. Установлено, что все рассмотренные вещества способствуют росту содержания фосфора в покрытии по сравнению с полученным в растворе без добавки. При этом азотсодержащие соединения [2, 6-8] повышают процент фосфора почти в три раза (от 6 до 15,6%), а серосодержащие вещества [1,3-5,9-12] хотя и в меньшей степени увеличивают данный параметр (до 9%), но способствуют включению в покрытие серы (до 4%). Увеличение содержания неметаллического компонента в сплаве азотсодержащими добавками может быть обусловлено как замедлением реакции восстановления никеля, так и облегчением выделения фосфора. Одной из возможных причин понижения процента фосфора серосодержащими соединениями может быть склонность металлов к их поглощению из различных сред [7]. При этом происходит замещение части фосфора в решетке сплава на атомы серы, что способствует уменьшению его содержания.Скорость анодного окисления гипофосфит-иона на полученных NiPx- и NiPxSy-сплавах зависит от природы гетероатома. Азотсодержащие соединения повышают скорость окисления Н2РО2- на покрытии, сформированном в их присутствии. Добавки, содержащие серу, в определенной области концентраций несколько увеличивают данный параметр, а затем резко снижают. По эффективности влияния добавки можно расположить в следующий ряд (Сдоб = 10-6 моль/л):6 > 7 > 8 > 2 > 3 > 1 > 4 > 5 > 9 >11 > 12 >10Если сравнить данную последовательность с опубликованным в [8] рядом по адсорбционной способности этих добавок, можно заметить, что чем сильнее адсорбционные свойства добавки, тем менее каталитически активная поверхность формируется в ее присутствии.Рассмотрим, как каталитические свойства Ni,P-сплавов коррелируют с их составом. На рис.1, а представлена зависимость скорости окисления Н2РО2- от содержания фосфора в покрытии. Видно, что в данном случае каталитическая активность поверхности вначале возрастает с ростом содержания фосфора до 10-12%, а затем наблюдается ее снижение. Каталитические свойства поверхности также зависят от включения в покрытие серы (рис. 1, б). В малых количествах сера способствует увеличению или незначительному уменьшению скорости исследуемого процесса, а повышение ее содержания в покрытии (более 3 %) приводит к отравлению каталитической поверхности. Согласно литературным данным [9], зависимость каталитических свойств сплава от содержания в нем серы объясняется тем, что по мере увеличения % S происходит существенное нарушение совершенства кристаллической решетки никеля, а при содержании серы больше 2.9% формируются высокодисперсные осадки с сильно разориентированными зернами. Об этом же свидетельствуют и дифрактограммы образцов Ni,P,S-сплавов, сформированных в присутствии добавки 9 (рис. 2, кр. 2).Все это приводит к снижению каталитической активности поверхности. Повышение электрокаталитической активности никелевого электрода при включении малых количеств фосфора объясняется, по-видимому, изменением геометрической структуры поверхности: в присутствии органических добавок (как правило, азотсодержащих и серосодержащих при низких концентрациях) формируются осадки с меньшим размером зерна, сохраняющие более высокую степень кристалличности по сравнению с растворами без добавок (рис. 2, кр. 3, 4). Дальнейшее снижение скорости процесса при увеличении содержания фосфора больше 12% обусловлено аморфизацией покрытия. Таким образом, применение органических добавок при формировании Ni,P-сплавов позволяет получать сплавы с заданными каталитическими свойствами, которые в основном определяются геометрическим фактором. УДК 541.133.1изучение возможности Применения материалов «Поликон» в качестве межканального наполнителя для электродиализных установок М.М. Кардаш, А.И. Шкабара, А.В. Павлов Энгельсский технологический институт СГТУ Промышленные сточные воды, отходы химических производств, продукты микробиологического синтеза - все они являются смесью веществ, содержащих слабые электролиты. Наиболее перспективными методами получения, разделения и очистки таких веществ являются мембранные методы и в частности электродиализ (ЭД). Электродиализ - это процесс разделения с использованием мембран, в которых ионы движутся сквозь ионоселективную мембрану под действием электрического тока. ЭД применяется при обессоливании воды, получении хлора, кислот и щелочей. С помощью ЭД производится очистка различных веществ от ионных примесей, ведется синтез с участием ионов, переносимых через ионообменные мембраны. При этом ЭД требует существенных затрат электроэнергии, поэтому возникает необходимость создания материалов с пониженным сопротивлением и хорошей пропускной способностью. Одним из способов повышения эффективности электродиализа разбавленных растворов является заполнение каналов обессоливания ионообменными материалами [1]. Введение ионообменного наполнителя в каналы обессоливания должно подавлять поляризацию, что приведет к увеличению потока ионов и уменьшению сопротивления ячейки, снижая энергозатраты. При высокой поляризации межканальный наполнитель (МКН) сам может привести к распаду электролита в точке контакта с мембраной. В данной работе проведены исследования по изучению возможности использования в качестве МКН композиционных волокнистых ионообменных материалов «Поликон», полученных методом поликонденсационного наполнения на кафедре ХТ ЭТИ СГТУ. По типу полимерной матрицы материалы «Поликон» изучались как анионообменные (эпоксидиановая полимерная матрица), так и катионообменные (фенольная сульфокатионитовая полимерная матрица), которые синтезировали на волокнистом наполнителе.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
