'

Изучение адсорбции комплексов никеля, меди и железа с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов и ее влияние на структуру образующихся полимерных пленок

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

1 Изучение адсорбции комплексов никеля, меди и железа с основаниями Шиффа на поверхности углеродных материалов и ее влияние на структуру образующихся полимерных пленок Положенцева Юлия Александровна 02.00.04 – Физическая химия


Слайд 1

2 Цель работы - изучение закономерностей адсорбции комплексов никеля, меди и железа с основаниями Шиффа на углеродных материалах (чешуйчатом графите и стеклоуглероде), а также установление связи между строением адсорбционного слоя и структурой образующихся полимерных комплексов


Слайд 2

3 Научная новизна Впервые получены количественные данные по адсорбции комплексов никеля (II), меди (II) и железа (III) на поверхности чешуйчатого графита Впервые получены данные о емкости двойного электрического слоя (ДЭС) стеклоуглеродного электрода в ацетонитрильных растворах комплексов никеля (II), меди (II), железа (II) и железа (III) с основаниями Шиффа различной концентрации Впервые получены данные о морфологии адсорбционных слоев на основе комплексов никеля (II) и меди (II) с основаниями Шиффа методом атомно-силовой микроскопии.


Слайд 3

4 Практическая значимость Показана возможность прогнозирования структуры и свойств полимерных пленок комплексов никеля (II), меди (II), железа (II) и железа (III) с основаниями Шиффа на основе изучения закономерностей их адсорбции.


Слайд 4

5 Объекты исследования М = Cu (II), Ni (II), Fe (II); R = H, – [M(SalEn)] – N, N'-этилен-бис(салицилидениминато)металл (II); R = CH3O, – [M(CH3O-SalEn)] – N,N'-этилен-бис(3-метоксисалицилидениминато) металл (II). [Fe(SalEn)Cl] - N, N'-этилен-бис(салицилидениминато)хлор железо (III).


Слайд 5

6 Изучение адсорбции комплексов на поверхности чешуйчатого графита C0 и C - концентрации комплексов в исходном растворе и в растворе, в котором часть растворенного вещества адсорбировалась на поверхности графита; V - объем раствора; A - удельная поверхность графита.


Слайд 6

7 Изотерма адсорбции комплекса [Ni(SalEn)] Изотерма адсорбции комплекса [Ni(SalEn)] на чешуйчатом графите при температуре (25 ± 3)оС; (¦) - экспериментальные данные, (—) описание экспериментальных данных изотермой Лэнгмюра. Гmax = (4,5 ± 1,5) ?10-6 моль/м2.


Слайд 7

8 Изотерма адсорбции комплекса [Ni(CH3O-SalEn)] Изотерма адсорбции комплекса [Ni(CH3O-SalEn)], полученная на чешуйчатом графите при температуре (25 ± 3)оС, описанная изотермой БЭТ. Гmax = (8 ± 2)?10-6 моль/м2 .


Слайд 8

9 Вычисление термодинамических параметров, характеризующих адсорбцию комплексов металлов


Слайд 9

10 Адсорбционные параметры для комплексов никеля (II) Термодинамические параметры, характеризующие адсорбцию комплексов [Ni(SalEn)] и [Ni(CH3O-SalEn)] на поверхности чешуйчатого графита при температуре (25 ± 3)0С


Слайд 10

11 Метод спектроскопии фарадеевского импеданса Cdl – емкость ДЭС; fmax – значение частоты, выраженное в Гц; Rct – сопротивление переносу заряда. Эквивалентная схема электрической ячейки: Rs - омическое сопротивление раствора электролита, ZW - импеданс Варбурга, соответствующий условиям полубесконечной диффузии. Состав растворов, содержащих различные концентрации комплекса металла: С((C5H5)2Fe) = 1?10-3 моль/л, С ((Et4N)BF4) = 0,1 моль/л. Рабочее значение потенциала 0,44 В, амплитуда переменного напряжения 5 мВ, диапазон частот 0,1 – 100 000 Гц.


Слайд 11

12 Изменение емкости ДЭС в растворах комплексов никеля (II) Зависимость изменения емкости ДЭС в растворах комплексов [Ni(SalEn)] и [Ni(CH3O-SalEn)] по сравнению с раствором фонового электролита от концентрации комплекса в растворе.


Слайд 12

13 Стековая модель строения полимерных комплексов поли-[M(Schiff)]


Слайд 13

14 АСМ-изображения поверхности стеклоуглерода а) чистого и б) с адсорбированным мономером [Ni(SalEn)], С = 5?10-3 моль/л (режим фазового контраста). Размер «островков» 10-500 нм, высота 2 нм. Изучение морфологии адсорбционного слоя комплекса [Ni(SalEn)] методом атомно-силовой микроскопии а) б)


Слайд 14

15 АСМ-изображения поверхности стеклоуглерода а) чистого и б) с адсорбированным мономером [Ni(CH3O-SalEn)], С = 5?10-3 моль/л (режим латеральных сил). Размер глобул 150-250 нм, высота ~30 нм. Изучение морфологии адсорбционного слоя комплекса [Ni(CH3O-SalEn)] методом атомно-силовой микроскопии а) б)


Слайд 15

16 Исследование морфологии пленок поли-[Ni(SalEn)] Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Ni(SalEn)], C = 1?10-4 моль/л; увеличение в 10 000 раз Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Ni(SalEn)], C = 1?10-3 моль/л; увеличение в 10 000 раз Толщина пленок 420 ± 40 нм


Слайд 16

17 Исследование морфологии пленок поли-[Ni(CH3O-SalEn)] Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Ni(CH3O-SalEn)], C = 1?10-3 моль/л; увеличение в 10 000 раз Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Ni(CH3O-SalEn)], C = 1?10-4 моль/л; увеличение в 10 000 раз Толщина пленок 420 ± 40 нм


Слайд 17

18 Изотерма адсорбции комплекса [Cu(SalEn)] Изотерма адсорбции комплекса [Cu(SalEn)], полученная на чешуйчатом графите при температуре (25 ± 3)оС.


Слайд 18

19 Изменение емкости ДЭС в растворах комплекса меди (II) Зависимость изменения емкости ДЭС в растворах комплекса [Cu(SalEn)] по сравнению с раствором фонового электролита от концентрации комплекса в растворе.


Слайд 19

20 а) б) АСМ-изображения поверхности стеклоуглерода а) чистого и б) с адсорбированным мономером [Cu(SalEn)], С = 2?10-3 моль/л (режим латеральных сил). Размер глобул 80-100 нм, которые состоят из 5-7 шт более мелких образований диаметром ~30 нм. Изучение морфологии адсорбционного слоя комплекса [Cu(SalEn)] методом атомно-силовой микроскопии


Слайд 20

21 Исследование морфологии пленок поли-[Cu(SalEn)] Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Cu(SalEn)], C = 1?10-4 моль/л; увеличение в 10 000 раз. Электронная микрофотография углеродного материала, модифицированного полимерным комплексом поли-[Cu(SalEn)], C = 1?10-3 моль/л; увеличение в 10 000 раз. Толщина пленок 420 ± 40 нм


Слайд 21

22 Изотерма адсорбции комплекса [Fe(SalEn)Cl] Изотерма адсорбции комплекса [Fe(SalEn)Cl] на чешуйчатом графите при температуре (25 ± 3)оС.


Слайд 22

23 Изменение емкости ДЭС в растворах комплексов железа (II) и железа (III) Зависимость изменения емкости ДЭС в растворах комплексов [Fe(SalEn)] [Fe(SalEn)Cl] по сравнению с раствором фонового электролита от концентрации комплексов в растворе.


Слайд 23

24 Вольтамперограмма комплекса [Fe(SalEn)Cl] Циклические вольтамперограммы комплекса [Fe(Salen)Cl] (Ск = 1·10-3 моль/л) в 0,1 моль/л растворе (Et4N)BF4 в ацетонитриле на стеклоуглеродном электроде. Скорость сканирования потенциала Vs = 50 мВ/с. Цифрами обозначены номера циклов.


Слайд 24

25 Вольтамперограмма фонового раствора, содержащего Cl- ионы Вольтамперограммы стеклоуглеродного электрода в растворе фонового электролита 0,1 моль/л (Et4N)BF4/АН, содержащего добавку (Et4N)Cl в количестве 8?10-3 моль/л. Vs = 50 мВ/с. Цифрами обозначены номера циклов.


Слайд 25

26 Вольтамперограммы комплекса [Ni(SalEn)] Вольтамперограммы, зафиксированные на поверхности стеклоуглеродного электрода (0,07 см2) в растворе 1?10-3 моль/л комплекса [Ni(SalEn)] (0,1 моль/л (Et4N)BF4/АН, Vs = 0,05 В/с, в диапазоне сканирования потенциала 0 – 1,3 В). Вольтамперограммы комплекса [Ni(SalEn)] (С = 1?10-3 моль/л) в растворе 0,1 моль/л (Et4N)BF4/АН, содержащем 8?10-3 моль/л (Et4N)Cl, зафиксированная на стеклоуглеродном электроде. Vs = 50 мВ/с. Цифрами обозначены номера циклов.


Слайд 26

27 Итоги работы и выводы 1. Получены количественные данные, характеризующие адсорбцию комплексов [Ni(SalEn)], [Ni(CH3O-SalEn)], [Cu(SalEn)] и [Fe(SalEn)Cl] на поверхности чешуйчатого графита. Рассчитаны энергия Гиббса адсорбции исследованных комплексов, коэффициенты активности мономеров в поверхностном слое. Полученные значения указывают на слабую хемосорбционную связь молекул мономера с поверхностью графита. Для комплекса [Ni(CH3O-SalEn)] характерна полислойная адсорбция. 2. Методом спектроскопии фарадеевского импеданса измерена емкость двойного электрического слоя (ДЭС) стеклоуглеродного электрода в растворах комплексов [Ni(SalEn)], [Ni(CH3O-SalEn)], [Cu(SalEn)], [Fe(SalEn)] и [Fe(SalEn)Cl] разной концентрации. Показано, что увеличение концентрации комплексов в растворе приводит к возрастанию емкости ДЭС, исключение составляет комплекс [Cu(SalEn)]. 3. С использованием метода атомно-силовой микроскопии была изучена морфология адсорбционных слоев комплексов [Ni(SalEn)], [Ni(CH3O-SalEn)], [Cu(SalEn)]. Была показана хемосорбционная природа процесса адсорбции и подтвержден полислойный характер адсорбции этих соединений. Показано, что введение в состав молекулы электрондонорной группы (CH3O-группы) приводит к существенным изменениям в структуре поверхностного слоя.


Слайд 27

28 Итоги работы и выводы 4. Предложена модель строения поверхностного слоя, образующегося при адсорбции мономерных комплексов [Ni(SalEn)], [Ni(CH3O-SalEn)], [Cu(SalEn)] и [Fe(SalEn), которая хорошо описывает полученные экспериментальные данные. Процесс адсорбции комплексов сопровождается частичным переносом заряда с молекул мономера на электрод. На поверхности графита может иметь место образование стековых структур. 5. Методом хроновольтамперометрии установлена лабильность атома хлора в молекуле комплекса [Fe(Salen)Cl] и его влияние на характер полимеризации данного комплекса. 6. Показано, что адсорбция комплекса [Fe(Salen)Cl] отлична от аналогичных комплексов никеля, меди и железа (II). На поверхности графита происходит образование мономолекулярного слоя, состоящего из плоско ориентированных молекул мономера. Наряду с этим, часть поверхности занята адсорбированными ионами хлора, которые присутствуют в растворе благодаря непрочной связи с молекулой комплекса. 7. С помощью метода сканирующей электронной микроскопии изучена морфология полимерных пленок, образованных на основе комплексов [Ni(SalEn)], [Ni(CH3O-SalEn)], [Cu(SalEn)]. Показано, что имеется связь между структурой адсорбционных слоев и свойствами образующихся полимеров.


Слайд 28

29 Спасибо за внимание


×

HTML:





Ссылка: