Agnieszka kierys
Transkrypt
Agnieszka kierys
Właściwości i temperaturowe przemiany matryc micelarnych w porach materiałów krzemionkowych typu MCM-41 Agnieszka Kierys [email protected] Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Wydział Chemii, Zakład Adsorpcji Tematyka niniejszej rozprawy doktorskiej związana jest ściśle z niezwykle ciekawym kierunkiem badań dotyczącym szeroko pojętej nanotechnologii. W ostatnich kilkunastu latach na całym świecie prowadzone są intensywne badania nad syntezą nowych materiałów o unikalnych właściwościach strukturalnych. Większość z nich otrzymywana jest z udziałem krzemionki i wykazuje duŜe zróŜnicowanie morfologiczne. W roli czynnika modelującego strukturę tych materiałów stosuje się róŜnego typu surfaktanty. Materiały krzemionkowe lub krzemionkowo-glinowe nowej generacji charakteryzują się duŜą porowatością i wysoką regularnością budowy przestrzennej. Ich powierzchnia właściwa przekracza 1000 m2/g, a objętość kanałów wewnętrznych jest większa niŜ 1 cm2/g. Ponadto rozmiary tych kanałów mogą być regulowane podczas syntezy w duŜym zakresie poprzez odpowiedni dobór stosowanych prekursorów. Zasadniczy szkielet tego typu materiałów stanowi Ŝel krzemionkowy. Z tego względu istnieją praktycznie nieograniczone moŜliwości modyfikacji chemicznej powstałej krzemionki pod kątem konkretnych zastosowań. Praca doktorska poświęcona jest pełniejszemu poznaniu końcowych etapów syntezy materiałów typu MCM-41, przede wszystkim w zakresie degradacji matrycy porotwórczej w wysokich temperaturach w atmosferze tlenowej i beztlenowej. Badania te mają na celu określenie rodzaju produktów powstających w czasie rozpadu surfaktantu w róŜnych warunkach. Dzięki temu moŜliwe będzie poznanie mechanizmu rozpadu matrycy porotwórczej oraz warunków gwarantujących zachowanie właściwego charakteru krzemionki po procesie kalcynacji. Ma to praktyczne znaczenie z punktu widzenia dalszych modyfikacji materiałów krzemionkowych o regularnej strukturze. Mezoporowate materiały krzemionkowe MCM-41 po odpowiedniej przebudowie mogą być stosowane jako katalizatory i biokatalizatory róŜnych reakcji chemicznych np. w katalitycznych procesach oczyszczania powietrza, epoksydacji olefin lub teŜ utleniania amin. Ponadto zachowują się jako selektywny w stosunku do róŜnych substancji chemicznych adsorbent o duŜej pojemności sorpcyjnej. W literaturze moŜna odnaleźć doniesienia o stosowaniu modyfikowanych MCM-41 jako nanoreaktorów w reakcjach polimeryzacji, ale takŜe jako nośników leków, w których uwalnianie substancji czynnych odbywa się w sposób kontrolowany. Natomiast mezoporowate materiały o włóknistej morfologii mogą być stosowane w urządzeniach optycznych, laserach lub sensorach, bądź jako oryginalne włókniste kompozyty w lecznictwie. Podpisanie przez Polskę Protokołu z Kioto, a takŜe członkostwo w Unii Europejskiej obligują nasz kraj do dostosowania standardów ekologicznych w sektorze wytwarzania energii do regulacji obowiązującej w UE. Mając na uwadze powyŜsze wymagania, zrozumiałym jest to, Ŝe planowana budowa elektrowni węglowej na bazie istniejącej w Bogdance ciepłowni, będzie musiała spełniać wymagania środowiskowe pod względem emisji dwutlenku siarki, tlenków azotu, tlenków węgla i pyłu. Istnieje więc potencjalna moŜliwość zastosowania modyfikowanych mezoporowatych sit molekularnych MCM-41 jako selektywnych adsorbentów o duŜej pojemności sorpcyjnej względem CO2, oraz w katalitycznych procesach DeNOx, desulfuryzacji i deodoryzacji. Dzięki temu moŜliwe byłoby usprawnienie etapu redukcji emisji zanieczyszczeń i dostosowanie ich do zaostrzonych standardów UE. Oczywiście znaczna redukcja wymienionych tlenków byłaby niezwykle korzystna dla środowiska naturalnego naszego regionu. Ponadto domieszkowany MCM-41 moŜna stosować jako selektywny sorbent względem wielu substancji toksycznych np. metali cięŜkich takich jak Hg2+, Pb2+, Cu2+ czy barwników. Ich adsorpcja na Mezoporowate krzemionce pozwala usunąć je z ekosystemu i ograniczyć ich negatywny wpływ na środowisko naturalne.