Химия поверхности оксидов

В первой части этого курса были рассмотрены различные по химической природе и геометрической структуре адсорбенты, применяемые в молекулярной газовой и жидкостной хроматографии от одноатомного адсорбента с однородной плоской поверхностью графитированная термическая сажа) до непористых и микропористых солей, кристаллических микропористых и аморфных оксидов (на примере кремнезема) и органических пористых полимеров, а также способы адсорбционного и химического модифицирования адсорбентов. При этом были рассмотрены химия поверхности и адсорбционные свойства этих адсорбентов — поверхностные химические реакции, газовая хроматография, изотермы и теплоты адсорбции и происходящие при модифицировании поверхности и адсорбции изменения в ИК спектрах. Уже из этой описательной части курса видно, что свойства системы газ — адсорбент в сильной степени зависят как от химии поверхности и структуры адсорбента, так и от природы и строения адсорбируемых молекул, а также от их концентрации и температуры системы. Приведенные экспериментальные данные позволили рассмотреть и классифицировать проявле- [c.126]

Известно большое число публикаций, в том числе обзоров [58, 59] и монографий [60], в которых нашли отражение исследования химии поверхности оксидов металлов, и поэтому здесь они будут изложены только в той мере, насколько это необходимо для понимания влияния дисперсных оксидов на процессы термической и термоокислительной деструкции наполненных ими полимеров. [c.74]

Оксиды железа, никеля, хрома и других переходных металлов. Химия поверхности оксидов железа, никеля и других переходных металлов изучена мало [41, 77, 78]. По данным [79], полоса поглощения с максимумом 3410 см" относится к валентным колебаниям ОН-групп оксида железа, связанных между собой Н-связью. В [78] установлено, что концентрация ОН-групп на поверхности оксида никеля (N10) резко снижается при термообработке его выще 523 К. Данные о химии поверхности оксидов кобальта, меди немногочисленны и в ряде случаев весьма противоречивы. [c.79]

Химия поверхности оксидов [c.28]

Химия поверхности оксидов титана и циркония [c.57]

Структура, химия поверхности и адсорбционные свойства адсорбентов-оксидов будут рассмотрены на примере кремнеземов. Кремнеземы нашли широчайшее применение как молекулярные [c.47]

К органическим реакциям, протекающим на поверхности гетерогенных катализаторов (переходные металлы, оксиды металлов и другие металлсодержащие соединения), можно применить представления о координационной и металлоорганической химии гомогенного металлокомплексного катализа. [c.693]

Поверхности металлов и ионных твердых тел по своей природе обладают высокой химической реакционной способностью. Причина этого явления понятна. Структура кристалла в объеме такова, что каждый атом внутри него имеет наилучшие условия для связывания с окружающими его соседними атомами в любом из трех измерений. Но на поверхности способность атомов к связыванию не исчерпывается полностью, поскольку по крайней мере с одной стороны у них нет соседей. Таким образом, поверхность представляет собой область особых химических свойств, которые очень интересны для химиков. Важность таких особых свойств переоценить трудно. Например, коррозия, конечно, протекает на поверхности железа, оказывая одинаково плохое воздействие и на огромную Эйфелеву башню и на маленькую иголку. Оценки показывают, что коррозия ежегодно обходится США в миллиарды долларов. На поверхности алюминия протекает очень быстрая реакция с кислородом воздуха. В результате образуется защитная пленка из весьма инертного оксида. Поэтому мы спокойно пользуемся на кухне алюминиевой фольгой, хотя известно, что при достаточно высокой температуре сам алюминий воспламеняется. Но самое большое внимание химия поверхности привлекает в связи с тем, что именно поверхности могут обладать чрезвычайно высокой каталитической активностью. Способность поверхности твердого тела на несколько порядков увеличивать скорость химических реакций, оставаясь при этом неизменной, называется гетерогенным катализом. В разд. 1П-Б и Ш-В мы уже отмечали очень большое значение гетерогенного катализа, на котором основаны промышленные процессы, имеющие чрезвычайно важное экономическое значение. Это одна из самых важных и быстро развивающихся передовых областей химии. [c.184]

Стекло для наполнения полимеров используют в виде порошков, сплошных и полых микросфер и стеклянных волокон (коротких и непрерывных) [55]. Поверхность стекла гидрофильна, плохо смачивается гидрофобными полимерами. Исследования химии поверхности стекла показали [41, 81], что в предельно гидроксилированном состоянии концентрация ОН-групп на ней составляет 7-9,5 мкмоль/м (4,2-5,7 групп/нм ) и близка к их концентрации на поверхности аморфных кремнеземов (аэросила, силикагеля). Кроме того, в отличие от чистых кремнеземов стекло содержит, как правило, значительные количества примесей в виде оксидов алюминия, бора, фосфора, натрия, калия, кальция, магния, свинца и т. п., которые оказывают существенное влияние на формирование и природу активных центров на его поверхности. [c.85]

Колебательная спектроскопия. Для детального анализа строения поверхности твердых тел могут быть использованы многие современные инструментальные физико-химические методы [5, 6]. К важнейшим методам исследования химии поверхности модифицированных неорганических оксидов, включая контроль химического состава привитых групп и количества остаточных гидроксильных групп, а также процессов адсорбции на поверхности, относится ИК-спектроскопия [7-10]. ИК-спектроскопия (основной диапазон 50-5000 см ближняя ИК-область спектра до 10000 см , где проявляются комбинированные и обертонные полосы) является мощным методом исследования колебательных переходов в изучаемых системах. Применительно к соединениям, закрепленным на поверхности неорганических оксидов, в частности к ХМК, этот метод позволяет разрешить следующие основные задачи [c.286]

К неметаллич. антикоррозионным покрытиям относятся стекло, стеклоэмали, оксиды А1, Mg и Тг и др. Стеклоэмали на поверхность стальных, чугунных, алюминиевых и др. изделий наносят одним или неск. слоями с послед, спеканием и оплавлением (см. Эмали) оксидные пассивные пленки-хим. и электрохим. способами. Равномерные сплошные плотные покрытия, обладающие высокой адгезией к металлу, способствуют повышению прочности, твердости и износостойкости материала-основы. [c.479]

Подобно этому большинство железных руд, представляющих собой оксиды трехвалентного железа, могло возникнуть вследствие первоначальной экстракции железа из горных пород в восстановительной атмосфере происходило образование ионов Ре " , которые в комбинации с H OJ растворимы в воде, подобно тому как Са(НСОз)2 растворим в обычной жесткой воде. Накопленные в воде большие количества Ре(НСОз)2 окислялись водорослями до Ре " и превращались в отложения оксида трех валентного железа, образовавшие железные руды. Если бы земная атмосфера всегда была окислительной средой, как в настоящее время, экстракция железа из горных пород и его перемещение в растворенном виде к местам расположения залежей железных руд были бы невозможны. Метод датировки событий с помощью радиоактивных изотопов подтверждает представления об изменении восстановительного характера атмосферы на окислительный около двух миллиардов лет назад, когда химия процессов, протекавших на земной поверхности, подверглась большим изменениям. [c.445]

Использование взаимодействия катализатора с носителем является важнейшим методом стабилизации состава и поверхности, особенно оксидных катализаторов и носителей (см. разд. 3.1.2). Неорганическая химия таких соединений кобальта и молибдена как оксиды или оксисульфиды может служить руководством для модификаций носителей, предназначенных для получения максимально развитой поверхности и ее стабилизации. В этой связи представляет, в частности, интерес образование таких сложных оксидов как оксиды переходных п щелочноземельных металлов [2]. [c.225]

На способности буры в расплавленном состоянии растворять оксиды металлов основано ее применение при спаивании металлов место спайки посыпают бурой, при соприкосновении накаленного паяльника с бурой оксиды металлов растворяются в ней (поверхность очищается) и припой хорошо пристает к поверхности металла, Этим свойством буры пользуются иногда и в аналитической химии для открытия таких металлов, оксиды которых дают с бурой характерное окрашивание. Буру используют также при изготовлении глазури на фарфоровых и фаянсовых изделиях, в производстве высококачественных стекол, огнеупорных эмалевых красок, мыла и синтетических моющих веществ. [c.345]

Исследования относятся к каталитической химии. Установил (середина 1920-х) связь между скоростями каталитических р-ций, их тепловыми эффектами и тепло-тами адсорбции. Экспериментально подтвердил вывод X. С. Тэйлора о величине энергии активации как осн. критерии типа адсорбции. Участвовал в создании статистической теории активной поверхности. Показал, что катализ происходит за счет снижения энергетического барьера р-ции, а эффект селективности обусловлен разными типами хемосорбции. В обоснование идей Н. Д. Зелинского и А. А. Баландина пришел к выводу (1928) об увеличении длин исходных связей в промежуточной хемосорбции. Установил (1930—1933) относительную активность 10 оксидов металлов в р-циях разложения оксида азота (П1), ставшую затем основанием для изучения электронного механизма р-ций. Выявил (1952) роль свободных электронов в каталитической активности оксидов. В дальнейшем развивал электронную теорию катализа на металлах и оксидах на основе изучения кинетики гетерогенных р-ций и факторов, изменяющих электронное состояние ТВ. катализаторов. [c.497]

Минеральные носители, применяемые в химии привитых поверхностных соединений для синтеза поверхностно-модифицированных материалов, весьма разнообразны по своим свойствам. ЕЕх применение зависит от поставленных задач и рабочих условий, они могут быть выбраны из широкого круга оксидов, металлов, цеолитов, углей и др. В настоящее время в качестве носителей наиболее широко используются аморфные пористые кремнеземы. По различным оценкам от 60 до 80% всех поверхностно-модифицированных материалов изготавливают на основе кремнеземов, что обусловлено их весьма существенными достоинствами. Прежде всего, это возможность варьирования в широких пределах их структурных характеристик (величина удельной поверхности, диаметр и объем пор, размер и форма частиц). Важным преимуществом кремнезема является его незначительная собственная каталитическая активность, что резко снижает вероятность протекания на нем нежелательных побочных реакций — обычно такие реакции характерны для носителей, обладающих высокой кислотностью. Каталитическая инертность кремнезема позволяет использовать для его модифицирования даже лабильные органические соединения. Необходимо также отметить хорошую изученность кремнеземов, их доступность и относительную дешевизну. [c.25]

Оксид алюминия. Оксид алюминия, чаше всего используемый в качестве дисперсного наполнителя эпоксидных и полиэфирных смол, получают синтетическим путем или из природного сырья (бокситов, корунда и т.п.) [55]. Химия поверхности оксида алюминия, в частности строение ее гидроксильного покрова, изучена достаточно хорошо [41, 58-62]. Если рассматривать гидроксильный покров AI2O3 как совокупность структурных ОН-групп и молекул прочно связанной воды (не удаляемой до 800-900 К), то концентрация ОН-групп на поверхности может составлять 12-13 групп/нм [58-62]. [c.75]

Оксид алюминия, особенно его у- и т1-формы, широко применяется как катализатор и носитель катализаторов. Химия поверхности А12О3 достаточно хорошо изучена. Пери показал, что при постепенном обезвоживании полностью гидроксилирован-ной поверхности образуются пять различных типов ОН-групп, которые отличаются своим окружением (рис. 30). Этим группам Пери приписал пять различных полос ОН, найденных в ИК-спектре (рис. 31). [c.83]

Н. А. Клименко, А. Е. БартницкиЙ (Институт коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского АН УССР, Киев). Характер адсорбции и строение адсорбционного слоя ПАВ на поверхности оксида алюминия определяется в значительной мере свойствами данного сорбента. В водных растворах частицы А12О3 обладают зарядом, обусловленным гидратацией активных центров поверхности, а также диссоциацией гидроксильных ионов. Величина заряда существенно зависит от pH, так как Н - и ОН -ионы являются потенциалопределяющими ионами поверхности. [c.107]

Особенно четко влияние химии поверхности дисперсных оксидов проявляется при исследовании термической и термоокислительной деструкции полиорганосилоксанов, содержащих группы gHj, которые способны к я-взаимодействию с поверхностными кислотными центрами оксидов. [c.173]

Химия поверхности оксвда алюмшшя. Среди минеральных носителей для химического модифицирования оксид алюминия по распространенности занимает второе место после кремнезема. Более редкое его применение связано во-первых, с меньшей, чем у кремнезема вариабельностью размеров пор и величин удельной поверхности, во-вторых, с наличием на поверхности А12О3 активных центров, обусловливающих различные неконтролируемые превращения органических или элементоорганических модификаторов. [c.56]

Одним из относительно недавно обнаруженных, но все более широко применяющихся типов модификаторов поверхности неорганических оксидов являются фосфорорганические соединения и, в первую очередь, фосфоновые кислоты. Первые работы, посвященные их использованию в качестве модификаторов, относятся к началу 1990-х гг. Они сразу же вызвали неподдельный интерес исследователей во всем мире, и сейчас модифицирование твердых поверхностей фосфорорганически-ми веществами как область химии поверхности интенсивно развивается. Следует отметить, что в основном такими соединениями модифицируют оксиды алюминия или переходных металлов. Рассмотрим подробнее методы синтеза фосфоновых кислот и их применение в качестве модификаторов. [c.78]

Несмотря на высокое содержание и активность поверхностных ОН-групп, химическое модифицирование поверхности диоксидов титана и циркония — задача нетривиальная. Вероятно, в поисках аналогии с химией поверхности кремнезема значительное число работ по химическому модифицированию диоксидов титана и циркония было выполнено с применением кремнийорганических соединений. Рассматривая возможность химического модифицирования поверхности оксидов титана и циркония силанами и силоксанами, следует, однако, учитывать сравнительно низкую устойчивость связей 81—О—М, где М — атом Т1 или 2т. Так, гидролитическая стабильность элементоксановых связей падает в следующем ряду [115] [c.124]

К замечательным реагентам химического синтеза относятся атомы металлов. Их можно получить простым способом-испарением металла в высоком вакууме. Эта технология достаточно хорошо разработана, так как нанесение на поверхность изделий тонких металлических пленок для ее улучшения уже нашло широкое применение в промышленности. Отдельный атом металла богаче энергией и, кроме того, совершенно голый . Оба этих фактора имеют следствием значительное повышение его реакционной способности. Действительно, атомарный металл реагирует с многими веществами уже при температуре жидкого азота. Такие атомы легко присоединяются к ароматическим соединениям, олефинам, оксиду углерода, соединениям фосфора, фторированным углеводородам и др. Особенно многообещаюпщм этот метод кажется для химии металлоорганических соединений. С помощью атомов металлов можно осуществлять процессы гидрирования,/дегидрирования и диспропорционирования. В некоторых случаях получают в граммовых количествах производные ме аррв с низшими степенями окисления и реакционноспособные ко мЦлексы, обладающие каталитической активностью, которые вообще нельзя получить обычным путем. Столь разнообразные возможности свидетельствуют о том, что синтез с использованием атомов металлов является весьма перспективным направлением химии. [c.161]

ХИМИЯ ПЛАЗМЫ. Плазма — ионизованный газ, используется как среда, в которой протекают в[лсокотемператур-ные химические процессы. С помощью плазмы достигают температуры около миллиона градусов. Плазма, используемая в химии, в сравнении с термоядерной считается низкотемпературной (1500—3500 С). Несмотря на это, в химии и химической технологии она дает возможность достижения самых высоких температур. В химии плазма используется как носитель высокой температуры для осуществления эндотермических реакций или воздействия на жаростойкие материалы ири их исследовании. Технически перспективными процессами X. п. считаются окисление атмосферного азота, получение ацетилена электро-крекингом метана и других углеводородов, а также синтез других ценных неорганических и органических соединений. Специальными разделами X. п. является плазменная металлургия — получение особо чистых металлов и неметаллов действием водородной плазмы на оксиды или галогениды металлов, обработка поверхностей металлов кислородной плазмой для получения жаростойких оксидных пленок или очистки поверхности (в случае полимеров). К X. п. примыкают также процессы фотохимии (напр., получение озона). Здесь фотохимический процесс протекает в той же плазме, которая служит источником излучения. [c.275]

Подобная прививка полимеров на твердых поверхностях при мехаиическом диспер1гирова1нии разнообразных твердых тел — оксидов, силикатов и т. д.—в присутствии различных мономеров или других органических веществ служит ярким примерам распространенности мехаиохимичеомих явлений, доказательство1М того, что механохимия составляет не только одно из новейших направлений в полимерной ХИМИИ, но и формируется как новая область науки о веществе, лежащая на границе химии и механики. [c.350]

Одним из наиболее важных оксидных катализаторов, используемых в процессах переработки угля, является кобальтмо-либдат, нанесенный на оксид алюминия. Большинство исследований на этом катализаторе с помощью газовой адсорбции связано с химией и кинетикой взаимодействия [31—34], имеется несколько попыток измерить удельную поверхность [35—37]. В одной из этих работ термическую десорбцию водорода с алю-мокобальтмолибденовых катализаторов сопоставляют с его активностью в процессе гидрогенолиза тиофена. Наблюдались различные состояния водородных связей, но указанное положение характерно только для слабо связанного водорода. Поэтому маловероятно, что адсорбция водорода станет стандартным методом определения характеристик данного катализатора. Необходимо изучить возможность применения других газов, включая сероводород и оксид азота. [c.46]

Осн. направление работ — изучение каталитической активности реагентов. Открыл (1840) озон. Получил (1846) нитроцеллюлозу, изучил ее св-ва. Приготовил (1846) коллодий. Занимался изучением гетерогенного и гомогенного катализа, а также биокатализа. Выдвинул положение, согласно которому каждая хим, р-ция представляет собой сумму последовательных процессов, В результате своих первых эксперим, наблюдений за ходом катализа пришел к выводу (1843) о потере активности катализатора, Опубликовал (1844) работу Вклад в физическую химию , где изложил свои представления о катализе и подверг критике понятие каталитической силы , предложенное Й. Я. Берцелиусом. Подверг критике также воззрения М. Фарадея на адсорбцию как чисто физ, явление. Утверждал, что адсорбция зависит не только -от величины поверхности, но и от природы соответствующего в-ва и что каталитический процесс есть особая форма хим, процесса. Исследовал каталитические р-ции разложения и окисл., а также некоторые природные процессы — тление, брожение, гниение. Изучил каталитическое действие разных металлов, их оксидов и пероксидов. [c.502]

Приведенные методы, в принципе, могут также быть использованы и для активирования других минеральных носителей. В самом деле, кремнийорганические модификаторы (по крайней мере, полифункциональные) реагируют с поверхностью подавляющего числа минеральных носителей. Кроме того, поверхность соответствующего носителя всегда может быть покрыта тонким слоем оксида кремния (путем обработки носителя, например, тетраэтоксисиланом с последующим гидролизом этоксисилильных групп). Наконец, носитель может быть промодифицирован соединением, содержащим некремниевую якорную группировку. Среди последних можно отметить фосфорорганические соединения, такие как фосфоновые и фос-финовые кислоты и их производные, например, эфиры. Подобные модификаторы хорошо взаимодействуют с оксидами алюминия, титана, циркония, тантала и др. Химия этих соединений хорошо изучена, и синтез соответствующих функциональных производных обычно сложностей не вызывает. [c.118]