Анотація до роботи:

Горлова А.О. Фізико-хімічні та адсорбційно-каталітичні властивості активованого вугілля, модифікованого органічними гідрофобними групами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.

В дисертації розглянуто актуальні питання розробки технологічно перспективних методів хімічного модифікування поверхні вуглецевих матеріалів з метою формування функціонального покриву із заздалегідь заданими властивостями. З використанням реактивів Гриньяра розроблено ефективні методики модифікування поверхні активованого вугілля (АВ) органічними гідрофобними групами. Синтезовано серію зразків АВ з ковалентно закріпленими вуглеводневими насиченими, ненасиченими та ароматичними групами. На базі сучасних методів дослідження вивчено фізико-хімічні властивості одержаних систем, особливості перебігу окиснювальних процесів і термічні перетворення на їх поверхні. Як приклад тестування каталітичної активності синтезованих матеріалів та перспективності їх використання у ролі носіїв активних речовин досліджено закономірності перебігу реакції каталітичного розкладу пероксиду водню і третбутилгідропероксиду на поверхні вихідних і модифікованих зразків АВ, а також зразків АВ з нанесеним паладієм. Встановлено, що найвищу активність виявляють гідрофобізовані зразки з нанесеним паладієм.

1. Розроблено методику одержання ковалентно закріплених алкільних та арильних груп на поверхні активованого вугілля шляхом перетворення всіх кисневмісних груп у фенольні з подальшим хлоруванням та обробкою реактивом Гриньяра, що забезпечує формування поверхневого шару з регульованими гідрофобними властивостями. Вивчено фізико-хімічні та адсорбційно-каталітичні властивості одержаних систем.

2. Показано, що окиснення АВ розчинами пероксиду водню призводять до загального збільшення концентрації кисневмісних груп (в 1,5 - 2,5 рази) головним чином за рахунок фенольних груп, вміст яких порівняно з вихідним зразком зростає в 2,5-3 рази. Окиснення азотною кислотою спричиняє зростання загальної концентрації кисневмісних груп в 1,9-3,2 рази за рахунок як фенольних (в 1,9-2,6 рази) і карбоксильних (в 1,5-5,8 разів), так і ангідридних та лактонних груп (в 5-7 разів).

Змодельовано основні процеси термічних перетворень кисневмісних груп на поверхні активованого вугілля. Обгрунтовано температури розкладу основних типів кисневмісних груп і співвідношення газоподібних продуктів (СО_x) термолізу АВ.

3. Показано, що заміна фенольних груп на хлор при парофазній обробці поверхні АВ тетрахлоридом вуглецю відбувається при 620-670 K з ковалентним закріпленням хлору (з вмістом до 40 ат.%).

4. Вперше показано можливість гідрофобізації поверхні вугілля за допомогою реактиву Гриньяра. На базі порівняльного аналізу зразків АВ з прищепленими вуглеводневими насиченими (бутильними, октильними), ненасиченими (алільними), циклічними (циклогексильними) та ароматичними (бензильними) групами за допомогою фізико-хімічних методів (елементний аналіз, ТГА, ІЧ-спектроскопія, мас-спектрометрія) визначено вміст прищеплених функціональних груп та деталізовано будову поверхневого шару.

5. Вивчено каталітичні властивості модифікованих зразків активованого вугілля і зразків з нанесеним паладієм у модельних реакціях розкладу пероксиду водню та розкладу третбутилгідропероксиду. Показано, що гідрофобізація АВ підвищує каталітичну активність паладійвмісних систем в реакції розкладу третбутилгідропероксиду в 1,8 рази за рахунок специфічної адсорбції органічних молекул на носії

Публікації за темою дисертації:

1. Budarin V.L., Clark J.H. , Gorlova A.A., Boldyreva N.A. and Yatsimirsky V.K. Chemical modification of activated carbons // Journal of thermal analysis and calorimetry. - 2000. - Vol.62. - P. 349-352. (Вивчено умови модифікування поверхні АВ гідрофобними групами за допомогою реактиву Гриньяра).

2. Budarin V.L., Clark J.H., Gorlova A.A., Mikhalovsky S.V., Boldyreva N.A., Yatsimirsky V.K. The hydrophobisation of activated carbon surface by organic functional groups // Adsorption, science and technology. - 2000. - Vol.18. - P. 55-64. (Вивчення фізико-хімічних властивостей АВ, модифікованого органічними групами).

3. Іщенко О.В., Бударін В.Л., Горлова А.О. Особливості взаємодії хлоруючих реагентів з поверхнею активованого вугілля // Вісник донецького унів., серія А: природничі науки. - 2001. - №2. - С. 217-220. (Одержання та попередня обробка даних термогравіметричного дослідження хлорованого активованого вугілля).

4. Діюк В.Є., Бударін В.Л., Горлова А.О., Безугла Т.М., Яцимирський В.К. Гідрофобізоване активоване вугілля в адсорбції і каталізі // Фізико-хімія конденсованих систем і міжфазних границь: Збірник наукових праць. - К.: Київський університет. - 2003. - С. 102-106. (Дослідження адсорбційно-каталітичних властивостей АВ, модифікованого органічними гідрофобними групами).

5. Budarin V.L., Clark J.H., Gorlova A.A., Mikhalovsky S.V., Boldyreva N.A., Yatsimirsky V.K. The hydrophobisation of activated carbon surface by organic functional groups // Book of Abstracts. Х Сhromatographic conference science-industry, “Chromatographic methods in the analysis of food and ecotoxicology”. - Lublin (Poland). - 1999. - P. O-30. (Гідрофобізація поверхні неполярними органічними функціональними групами).

6. Yatsimirsky V.K., Silvestre-Alberto J., Sepulveda-Escribano A., Rodriguez-Reinoso F., Gorlova A.A., Mikhalovsky S.V., Budarin V.L. Modifying of charcoals by organical compounds // Book of Abstracts. Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications. - Odessa (Ukraine). - 2000. - P. 233-234. (Модифікування активованого вугілля органічними сполуками та попередній аналіз даних фізико-хімічних досліджень одержаних зразків)

7. Budarin V.L., Clark J.H. , Gorlova A.A., Mikhalovsky S.V., Yatsimirsky V.K. Synthesis of biomimetic catalysts by surface mosaic modification for a “green” chemistry processes // Book of Abstracts. Dutch-Ukrainian international colloquium on catalysis. - Kiev (Ukraine). - 2000. - P. 47. (Дослідження каталітичної активності АВ в реакції розкладу пероксиду водню).

8. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Бударін В.Л., Горлова А.О. Особливості взаємодії хлоруючих реагентів з поверхнею активованого вугілля // Тези доповідей симпозіуму “Сучасні проблеми каталізу”. - Донецьк (Україна). - 2000. - С. 61. (Попередній аналіз результатів термогравіметричних та ІЧ-спектрометричних досліджень хлорованого вугілля).

9. Яцимирський В.К., Бударін В.Л., Горлова А.О. Вплив поверхневих функціональних груп та гетероатомів активованого вугілля на активність залізовмісних каталізаторів у реакції розкладу Н₂О₂ // Тези доповідей симпозіуму “Сучасні проблеми фізичної хімії”. - Донецьк (Україна). - 2002. - С. 40. (Дослідження реакції розкладу Н₂О₂ на каталізаторах на основі СКС та СКН та попередній аналіз одержаних результатів).

10. Горлова А.О., Бударін В.Л., Діюк В.Є., Безугла Т.М., Яцимирський В.К. Адсорбційні та каталітичні властивості систем на основі синтетичного активованого вугілля, модифікованого органічними гідрофобними групами // Праці 3-го Західноукраїнського симпозіуму з адсорбції та хроматографії - Львів (Україна). - 2003. - С. 28-29. (Дослідження реакції розкладу третбутилгідропероксиду на Pd-вуглецевих каталізаторах та попередній аналіз одержаних результатів).