Загорний максим микитович
Скачать 100.36 Kb.
|
| НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРIAЛОЗНАВСТВА iм. I. М. Францевича На правах рукопису ЗАГОРНИЙ МАКСИМ МИКИТОВИЧ УДК СТРУКТУРА, ФIЗИКО-ХIМIЧНI ВЛАСТИВОСТI ФОТОЕЛЕКТРОАКТИВНИХ НАНОКОМПОЗИТIВ НА ОСНОВI ПОЛIАНIЛIНУ, НАПОВНЕНОГО ЧАСТИНКАМИ ДIОКСИДА ТИТАНУ I ТИТАНАТА БАРIЮ Спецiальнiсть 02.00.04 – “Фiзична хiмiя” Автореферат дисертацiї на здобуття ïï автором наукового ступеня кандидата хiмiчних наук Київ – 2010 Дисертацiя є рукопис. Робота виконана в Iнститутi проблем матерiалознавства iм. I.М. Францевича НАН України Науковий керiвник: Чл.-кор. НАН України, доктор технiчних наук Рагуля Андрiй Володимирович Офiцiйнi опоненти: Захист вiдбудеться «____» ____________________ 2011 г. в ________ часов на засiданнi спецiалiзованої вченої ради Д 26.207.02 Iнституту проблем матерiалознавства iм. I.М. Францевича НАН України за адресою: 03142,м. Київ, вул. Кржижанiвського, 3. З дисертацiєю можна ознайомитися в бiблiотецi Iнституту проблем матерiалознавства iм. I.М. Францевича НАН України за адресою: 03142,м. Київ, вул. Кржижанiвського, 3. Автореферат разослан «____» ____________________ 2010 г. Вчений секретар спецiалiзованої Вченої ради Д 26.207.02 д.х.н. Кулiков Л.М. АНОТАЦIЯ Загорний М.М. Структура, фізико-хімічні властивості фотоелектроактивних нанокомпозитів на основі поліаніліну, наповненого частинками діоксида титану і титаната барію. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – Фізична хімія. – Iнститут проблем матерiалознавства iм. I.М. Францевича НАН України, Київ, 2010. Дана робота присвячена дослiдженню процеса синтезу фотоелектроактивних композитiв полiанiлiну in situ методом радикальноï окислювальноï полiмеризацiï мономерiв анiлiну в присутностi нанопорошкiв ТіО2 та ВаТiO3, вивченню ïх структури, фотокаталiтичних й електричних властивостей. Дослiджено вплив хiмiчного складу реакцiйноï системи та умов полiмеризацiï мономерiв анiлiну на структуру i фiзико-хiмiчнi властивостi полiанiлiну, оптимальнi параметри синтезу якого були використанi пiд час реакцiйного формування нанокомпозитiв ПАн-TiO2, ПАн-ВаТiO3. Встановлено, що в залежностi вiд спiввiдношення окислювач/мономер, хiмiчного складу допанта ступень перетворення мономера в полiмер складає 70 – 95 %, ступень протонування 4 – 44 %, a електропровiднiсть 10-8 – 1 См/см. Синтезований полiанiлiн проявляє фотокаталiтичну активнiсть, яка симбатно збiльшується зi ступенням протонування полiмеру. Дослiджено процес формування нанокомпозитiв ПАн-TiO2 з розмiром частинок 5–500 нм i концентрацiєю TiO2 25–98 мас.%. Методами електронноï мiкроскопiï й низькотемпературноï адсорбцiï-десорбцiï азоту встановлено вплив хiмiчного складу i умов синтезу на особливостi пористоï структури синтезованих композитiв, питома поверхня й об’єм пор в значному ступенi визначають ïх фотокаталiтичну активнiсть, яка досягає максимального значення при максимальнiй концентрацiï порошку TiO2 з розмiром частинок 5 нм. Наведено механiзм фотокаталiтичноï активностi нанокомпозитiв ПАн-TiO2, забеспечуючий окислювальну деструкцiю органiчних сполук завдяки присутностi композитного фотокаталiзатора пiд час УФ–опромiнення. Механiзм фотокаталiтичноï активностi пiтверджується запропонованими електронними моделями фрагментiв макромолекул полiанiлiну i композита ПАн-TiO2. Дослiдження пресуємостi композитних порошкiв ПАн-ТiO2 з рiзним вмiстом частинок ТiO2 рiзноï дисперсностi в областi тискiв 80 – 800 МПа показало, що щiльнiсть спресованих таблеточних зразкiв тим вище, чим бiльше розмiр частинок i вмiст полiанiлiну у композитi, i пористість при цьому змiнюється вiд 32 до 13 % для композиту i до 5–7 % для полiанiлiну. Проведена колоïдно-хiмiчна модифiкацiя частинок сегнетоелектрика ВаТiO3 бiфункцiональним мономером, яка забеспечує стабiльнiсть хiмiчного складу сегнетоелектрика при реакцiйному формуваннi в кислому середовищi композиту ПАн-ВаТiO3. Характер концентрацiйноï i частотноï залежностей електричних властивостей нанокомпозитiв ПАн-ВаТiO3 вказує на вiдносний вклад об’ємноï та поверхневоï мiжфазноï поляризацiï Максвелла-Вагнера у дiелектричний вiдгук нанокомпозитiв ПАн-ВаТiO3 при взаємодiï з електричним полем в залежностi вiд вмiсту та структуроутворення частинок сегнетоелектрика в системi. Встановленi закономiрностi зв’язку структури i фiзико-хiмiчних властивостей нанокомпозитiв полiанiлiну дадуть можливiсть цiлеспрямовано впливати на процес формування наноструктурних фотоелектроактивних композитiв з певним комплексом функцiональних властивостей. Синтезованi фотоелектричнi композитнi матерiали на основi полiанiлiну, TiO2 та BaTiO3 можуть бути використанi в розробках фiльтруючих мембранних матерiалах для очищення вiд шкiдливих та токсичних речовин у водi та повiтрi, фотоелектричних пристроïв, хiмiчних сенсорiв та електрохромних дисплеïв. Ключові слова: діоксид титану, титанат барію, поліанілін, структура, провідність, фотокаталітичні властивості, нанокомпозити, пористість, електричне поле. Загорный М.Н. Структура, физико-химические свойства фотоэлектроактивных нанокомпозитов на основе полианилина, наполненого частицами диоксида титана и титаната бария. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия. – Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Киев, 2010. Исследовано влияние химического состава реакционной системы и условий полимеризации мономеров анилина на структуру и физико-химические свойства полианилина, оптимальные параметры синтеза которого были использованы при реакционном формировании нанокомпозитов ПАн-TiO2, ПАн-ВаТiO3. Установлено, что в зависимости от соотношения окислитель/мономер, химического состава допанта степень превращения мономера в полимер составляет 70 – 95 %, степень протонирования 4 – 44 %, a электропроводность 10-8–1 См/cм. Синтезированный полианилин проявляет фотокаталитическую активность, которая симбатно увеличивается со степенью протонирования полимера. Исследован процесс формирования нанокомпозитов ПАн-TiO2 с размером частиц 5 – 500 нм и концентрацией TiO2 25–98 масс.%. Методами электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции-десорбции азота установлено влияние химического состава и условий синтеза на особенности пористой структуры синтезированных композитов, удельная поверхность и объем пор в значительной степени определяют их фотокаталитическую активность, которая достигает максимального значения при максимальной концентрации порошка TiO2 с размером частиц 5 нм. Представлен механизм фотокаталитической активности нанокомпозитов ПАн-TiO2, обеспечивающий окислительную деструкцию органических соединений благодаря присутствию композитного фотокатализатора при УФ – облучении. Рассмотренный механизм фотокаталитической активности потверждается предложенными электронными моделями повторяющихся фрагментов макромолекул полианилина и композита ПАн-TiO2. В процессе выполнения работы было проведено исследование влияния давления прессования (80 – 800 МПа) на пористость образцов полианилина и его композитов с TiO2, содержащих частицы TiO2 различной дисперсности. Установлено, что плотность прессованных образцов тем выше, чем больше размер частиц TiO2, а пористость изменяется в интервале от 32 до 13% для композита и до 5–7 % для полианилина. Проведена коллоидно-химическая модификация частиц ВаТiO3 бифункциональным мономером полианилина, обеспечивающая стабильность химического состава сегнетоэлектрика при реакционном формировании в кислой среде композита ПАн-ВаТiO3. Характер концентрационой и частотной зависимостей электрических свойств нанокомпозитов ПАн-ВаТiO3 указывает на относительный вклад объёмной и поверхностной межфазной поляризации Максвелла-Вагнера в диэлектрический отклик нанокомпозитов ПАн-ВаТiO3 при взаимодействии с электрическим полем в зависимости от содержания сегнетоэлектрика и его структурообразования в системе. Установленные закономерности связи структуры и физико-химических свойств нанокомпозитов полианилина дают возможность целенаправленно влиять на процесс формирования наноструктурных фотоэлектроактивных композитов с определенным комплексом функциональных свойств. Синтезированные фотоэлектрические композитные материалы на основе полианилина, TiO2 и BaTiO3 могут быть использованы в разработках фильтрующих мембранных материалах для очистки от вредных и токсических веществ воды и воздуха, фотоэлектрических устройств, химических сенсоров и электрохромных дисплеев. Ключeвые слова: диоксид титана, титанат бария, полианилин, структура, проводимость, фотокаталитические свойства, нанокомпозиты, пористость, мезопористость, электрическое поле. Zagorny М.N. Structure, physico-chemical properties of photoelectroactive nanocomposites based on polyaniline with dioxide titanium and barium titanate particles. – Manuscript. Thesis for a candidate’s degree of chemistry in speciality 02.00.04 – Physical chemistry. – I.N. Francevich Institute for problems of materials science of National Academy of Science of Ukraine, Kiev, 2010. The thesis is dedicated to investigation the process of formation photoelectroactive polyaniline composites in situ by the method of radical oxidize polymerization aniline monomers with ТiO2, ВаТіО3 studing of their structure, photocatalytic and electric properties. The complex investigations dependencing of reaction system composition and synthesis conditions on structure and polymer properties was carried out with the purpose for determination the polyaniline optimal chemical composition and its properties which parameters synthesis will be investigated at the PANI-TiO2, PANI-ВаТіО3 composites formation. It was stated that the conversion degree of monomer to polymer 70 – 95 % and protonation degree 4 – 44 % dependence of the ratio oxidizer/monomer, dopants chemical composition. The synthesized polyaniline has photocatalytic activity which symbatic increases with the protonation degree of polymer. The process formation of nanocomposites PANI-TiO2 with particle size 5–500 nm and concentration 25 – 98 mas.% was investigated. Electrone microscopy and lower temperature adsorption-desorption nitrogen methods stated the influence of chemical composition and synthesis conditions on features of pore structure synthesized composites and their surface area and volume pores determine photocatalytic activity which has a maximum value at the maximum TiO2 concentration with particles size 5 nm. The mechanism of photocatalytic activity PANI-TiO2 nanocomposites ensuring the oxidize destruction of оrganic compounds due to composite photocatalyst at the UV-irradiation. The mechanism of photocatalyst activity is confirmed by electrone models of repeating macromolecules fragments of polyaniline and PANI-TiO2 composite. The investigation of pressure influencing (80 – 800 MPa) on porosity polyaniline samples and its composites with TiO2 of different dispersity and their quantity was carried out. It was stated that the density of pressed samples is higher when the TiO2 particles size increases. The porosity varies at the region from 32 to 13 % for composite and to 5 – 7 % for the polyaniline. The colloid-chemical modification ВаТіО3 particles was carried out by bifunctional polyaniline monomer which ensures the stability of chemical composition and better wettability of ferroelectric at the composite PANI-ВаТіО3 reaction formation in acide medium. The character of concentrating and frequencing dependences of electric properties PANI-ВаТіО3 nanocomposites showes on respective contribution of volume and surface interphase polarization Maxwell-Wagner to dielectric response of PANI-ВаТіО3 nanocomposites at the interaction with electric field independence on ferroelectric containing and its structure formation in system. The synthesized photoelectric composites materials on the basis of polyaniline, TiO2, ВаТіО3 can be used in developments of filter membran materials for the dezactivation and destruction toxic substances in water and air medium, photoelectric devices, chemical sensors and electrochromic displayes. Кew words: dioxide titanium, titanium barium, polyaniline, structure, conductivity, photocatalytic properties, nanocomposites, porosity, electric field. СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦIΪ 1.Загорный М.Н. Формирование оксидсодержащих композитов на основе полианилина / М.Н. Загорный, Т.Ф. Лобунец // Современные проблемы физического материаловедения. — 2007. — №16. — С. 64 — 68. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — cинтез композитiв поліаніліну в присутностi частинок TiO2 рутильноï модифiкацiï, написання статтi. 2. Загорный М.Н. Синтез текстурированного полианилина в присутствии органических и неорганических допантов различного химического состава / М.Н. Загорный, А.Г. Жигоцкий, Г.В. Лашкарев, В.И. Лазоренко, А.В. Рагуля // Наноструктурное материаловедение. — 2008. —№1. — С. 14—19. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — синтез поліаніліну рiзного хiмiчного складу, дослiдження електропровiдностi, написання статтi. 3. Жигоцкий А.Г. Исследование фотокаталитической активности нанопорошков диоксида титана / А.Г. Жигоцкий, Е.Ф. Рында, H.А. Мищук, В.М. Кочкодан, А.В. Рагуля, В.П. Клименко, М.Н. Загорный // Журнал прикладной химии. — 2008. —№12. — С. 1942—1948. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — лiтературний огляд ,приготування вихiдних розчинiв барвникiв. 4. Загорний М.М. Електроактивні нанокомпозити на основі поліаніліну і титаната барію / М.М.Загорний, А.Г. Жигоцький, А.В. Рагуля // Современные проблемы физического материаловедения. — 2008. — №17. — С. 102 —106. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — cинтез композитiв поліаніліну різного складу в присутностi частинок титаната барiю, написання статтi. 5. Загорный М.Н. Прессование оксидсодержащих нанокомпозитов на основе полианилина / М.Н. Загорный, А.Г. Жигоцкий, Т.Ф. Лобунец, А.В. Рагуля // Современные проблемы физического материаловедения. — 2008. — №17. — С. 107 – 110. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — cинтез композитiв поліаніліну в присутностi частинок TiO2 анатазноï модифiкацiï рiзноï дисперсностi i концентрацiï, написання статтi. 6. Polyaniline electroactive contain-oxides nanocomposites synthesis / M.N. Zagorny, V.P. Klymenko, A.V. Ragulya, A.G. Zhygotsky, E.F. Rynda, V.G. Khomenko // VDI-Berichte. — 2008. — №2027. — P. 45 — 49. 7. Surface modification of rutile nanoparticles by polyaniline / M.N. Zagorny, T.F. Lobunets, A.V. Ragulya // VDI-Berichte. — 2008. — №2027. — P. 123 — 127. 8. Жигоцкий А.Г. Фотокаталитические свойства нанокомпозитов на основе полианилина и диоксида титана / А.Г. Жигоцкий, М.Н. Загорный, Т.Ф. Лобунец, A.В. Рагуля, Е.Ф. Рында, Н.А. Мищук, В.М. Кочкодан // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — №3. — C. 86 — 92. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — дослiдження структури i фотокаталiтичноï активностi порошкiв поліаніліну i композитiв в залежностi вiд концентрацiï та дисперсностi порошку TiO2 у композитi. 9. Загорный М.Н. Особенности структуры допированного полианилина / М.Н. Загорный, Т.Ф. Лобунец, А.Г. Жигоцкий, О.О. Васылькив, A.B. Рагуля // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — №4. —C. 77—82. Особистий внесок дисертанта в дану роботу — синтез поліаніліну рiзного хiмiчного складу, написання статтi. 10.Загорный М.Н. Получение нановолокон полианилина (ПАн) допированного камфорасульфоновой кислотой (КСК) и другими органическими и неорганическими кислотами // “Международная конференция Современное материаловедение: Достижения и проблемы” (26 – 30 сентября, г. Киев 2005г.). — C. 682. 11.Загорный М.Н. Синтез электроактивных оксидсодержащих нанокомпозитов на основе полианилина / М.Н. Загорный, В.П. Клименко, А.В. Рагуля, А.Г. Жигоцкий, Е.Ф. Рында, В.Г. Хоменко // “Международная конференция HighMatTech” (15 – 19 октября, Киев 2007г.). — C. 444. 12. Жигоцкий А.Г. Исследование пористой структуры и фотокаталитической активности нанопорошков диоксида титана / А.Г. Жигоцкий, М.Н. Загорный, Т.Ф Лобунец., A.В. Рагуля, Е.Ф. Рында, Н.А. Мищук, В.М. Кочкодан // Тезисы докладов “Международной конференции HighMatTech”, (19 – 23 октября 2009 г. Киев, Украина). — С. 227. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Максим Горький Чужие люди Горький Максим Ты жил между нами, покинутый и забытый своими То горе жизни и те пороки, которые мы носили и делили вместе, были нашим общим несчастием.... | | Максим Калашников. Вперед, в СССР 2! Учитель думать, уметь сформулировать математическую мысль. Развивать интерес к математике |
| Максим Карпенко Вселенная Разумная Вандышев Валерий Васильевич (родился в 1941 г.) доктор юридических наук, профессор | | «история россии» Составитель: Суворов Максим Викторович, кандидат исторических наук, доцент кафедры Отечественной истории |
| Учебно-методический комплекс Паламарчук Максим Леонидович — ассистент кафедры культурологии и межкультурной коммуникации, теории языка и журналистики мгпу | | На конкурс представлено 14 работ в трех номинациях «Среди домов, асфальта и машин» (Мини-реферат): Черенков Максим, 14 лет, «Большая синица» |
| Речевое взаимодействие. Нормативные, коммуникативные, этические аспекты устной и письменной речи Принцип кооперации, предложенный Г. П. Грайсом, состоит из нескольких максим (правил) | | Максим Блант Финансовый кризис Резервный день для прохождения гиа в новой форме в 9 классе по математике, истории России, биологии, физике |
 | Нп сро «Союз Стройиндустрии Свердловской области» Хмелев Максим Александрович Председателя Совета Директоров ООО «Инвестиционно- строительной компании» Председатель Аттестационной... | | Публичный отчет 2010 г В конце 19 века школы в с. Меловое не было. Первым организатором группового обучения грамоте был отставной солдат Мякотин Максим |
| Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине История международных отношений Булахтин Максим Анатольевич, кандидат исторических наук, доцент кафедры новой и новейшей истории | | Учебно-методический комплекс дисциплины Паламарчук Максим Леонидович — аспирант мгпу; кандидат филологических наук, доцент; Поликарпов Р. В., старший преподаватель кафедры... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Дубровин Максим, учащийся 11 класса. 1 место в областном конкурсе творческих работ | | Максим Малявин Новые записки психиатра, или Барбухайка, на выезд! Тенденции изменений отношений в сфере занятости во многом определяют вектор развития общества в целом |
| Максим Карлович Кантор Совок и веник (сборник) Сотрудничество с Консультативной группой Экономической Комиссии для Европы ООН (эке оон) 6 | | «Мусор и его ее вторая жизнь» Автор: Фукс Максим Сергеевич, ученик 4 класса Фукс Елена Васильевна, учитель начальных классов |
