Свойства воды, адсорбированной в пористых силикагелях с различной формой микрочастиц

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено сравнение релаксационных, диффузионных и калориметрических характеристик, образцов с различным содержанием воды в порах силикагелей марок Сепарон SGX и Силасорб 600, которые различаются формой (регулярной и нерегулярной) микрочастиц. Показано, что слой воды, испытывающий релаксационное влияние поверхности в порах, имеет постоянные размеры для этих силикагелей. Установлено, что поверхностная релаксационная эффективность, отношение времен релаксации Т1 /Т2, которое отражает фазовое состояние воды, не меняется от содержания воды в образце. Обнаружено, что закономерности изменения времен спин-решеточной (Т1) и спин-спиновой (Т2) релаксации протонов воды, количества замерзающей и некристаллизующейся воды при изменении влагосодержания в образцах с различной формой микрочастиц силикагеля имеют сходный характер. Зависимость коэффициентов самодиффузии от содержания воды в силикагелях позволила рассчитать значения характеристического параметра пор S/V и сравнить их с характеристиками, заявленными производителемями. Выявлено заметное отклонение для силикагеля Силасорб 600, которое можно объяснить как более широким распределением пор по размерам, так и различием в характере диффузионных процессов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Сергеев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: nismpa@mail.ru
Россия, Москва

Н. Г. Шилкина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: nismpa@mail.ru
Россия, Москва

И. И. Барашкова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: nismpa@mail.ru
Россия, Москва

И. А. Маклакова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: nismpa@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Peschel G., Aldfinger K.H. // J. Colloid Interface Sci. 1970. V. 34. № 4. Р. 505. https://doi.org/10.1016/0021-9797(70)90212-2
  2. Etzler F.M., Conners J.J. // Langmuir. 1991. V. 7. P. 2293.
  3. Polnaszek C.F., Hanggi D.A., Carr P.W. et al. // Anal. Chim. Acta. 1987. V. 194(C). P. 311. https://doi.org/10.1016/S0003-2670(00)84786-8
  4. Metzik M.S., Perevertaev G.D., Liopo V.A. et al. // J. Colloid Interface Sci. 1973. V. 43. № 3. Р. 662. https://doi.org/10.1016/0021-9797(73)90412-8
  5. Morariu V.V., Mills R. // Z. Phys. Chem. 1972. V. 79. № 1-2. Р. 1. https://doi.org/10.1524/zpch.1972.79.1_2.001
  6. Brownstein K.R., Tarr C.E. // Phys. Rev. A. 1979. V. 19. № 6. Р. 2446. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.19.2446
  7. Troyer W.E., Holly R., Peemoeller H. et al. // Solid State Nucl. Magn. Reson. 2005. V. 28. № 2–4. Р. 238. https://doi.org/ 10.1016/j.ssnmr.2005.10.003
  8. Cadar C., Cotet C., Baia L. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2017. V. 251. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.05.033
  9. Krzyżak A.T., Habina I. // Ibid. 2016. V. 231. P. 230. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2016.05.032
  10. Jackson C.L., McKenna G.B. // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. № 12. Р. 9002. https://doi.org/10.1063/1.459240
  11. Strange H., Rahman M.E., Smith G. // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 71. № 21. Р. 3589. https://doi.org/10.1103/physrevlett.71.3589
  12. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии / Под ред. Лисичкина Г.В. М.: Химия, 1986.
  13. Reversed Phase Chromatography. LCGC´s CROMacademy. Р. 29; www.chromacademy.com
  14. Ishikiriyama K., Todoki M. // Thermochim. Acta. 1995. V. 256. № 2. Р. 213. https://doi.org/10.1016/0040-6031(94)02174-m
  15. Зарипов Р.Б., Хайрутдинов И.Т., Салихов К.М. // Хим. физика. 2021. T. 40. № 6. С. 27. https://doi.org/10.31857/S0207401X21060170
  16. Лундин А.А., Зобов В.Е. // Хим. физика. 2021. T. 40. № 9. С. 41. https://doi.org/10.31857/S0207401X21090077
  17. Stejskal E.O., Tanner J.E. // J. Chem. Phys. 1965. V. 42. № 1. P. 288. https://doi.org/10.1063/1.1695690
  18. Halperin W., Bhattacharja S., D’Orazio F. // Magn. Reson. Imaging. 1991. V. 9. № 5. Р. 733. https://doi.org/10.1016/0730-725X(91)90365-S
  19. Veith S.R., Hughes E., Vuataz G. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2004. V. 274. № 1. Р. 216. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2003.12.036
  20. Odintsov B.M., Temnikov A.N., Idiyatullin Z.Sh. et al. // Colloids Surf., A. 1999. V. 157. № 1–3. P. 177. https://doi.org/10.1016/S0927-7757(99)00002-3
  21. Mitchell J., Webber J.B.W., Strange J.H. et al. // Phys. Rep. 2008. V. 461. № 1. Р. 1. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2008.02.001
  22. Cohen M.H., Mendelson K.S. // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. № 2. Р. 1127. https://doi.org/10.1063/1.330526
  23. Rennie G., Clifford J. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1. 1977. V. 73. P. 680. https://doi.org/10.1039/F19777300680
  24. Валов А.Ф., Аветисов В.А. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 171. https://doi.org/10.31857/S0207401X22050107
  25. Mitra P.P., Sen P.N., Schwartz L.M. // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 8565. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.8565
  26. Tanis-Kanbur M.B., Peinador R.I., Calvo J.I. et al. // J. Membr. Sci. 2021. V. 619. P. 118750. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118750
  27. Niknam M., Liang J., Walia J. et al. // Microporous Mesoporous Mater. 2012. V. 162. Р. 136. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.06.010
  28. Hills B.P., Takacs S.F., Belton P.S. // Mol. Phys. 1989. V. 67. № 4. Р. 919. https://doi.org/10.1080/00268978900101541
  29. Hills B.P., Takacs S.F., Belton P.S. // Ibid. P. 903. https://doi.org/10.1080/00268978900101531
  30. Carver J.P., Richards R.E. // J. Magn. Reson. 1972. V. 6. № 1. P. 89. https://doi.org/10.1016/0022-2364(72)90090-X

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электронные микрофотографии частиц исследуемых силикагелей: а – Силасорб 600, б – Сепарон SGX.

Скачать (218KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение времени спин-спиновой релаксации Т2 в зависимости от степени влажности силикагеля Силасорб 600: ○ – короткая компонента, • –длинная компонента.

Скачать (60KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Время спин-спиновой релаксации воды в образцах силикагелей Сепарон SGX (○) и Силасорб 600 (■) при малых влажностях.

Скачать (55KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Термограмма плавления льда в порах.

Скачать (77KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение количества незамерзающей (■) и замерзающей (○) воды в порах силикагеля Силасорб 600 в зависимости от содержания влаги в образце.

Скачать (79KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение количества незамерзающей (■) и замерзающей (∆) воды в порах силикагеля Сепарон SGX в зависимости от содержания влаги в образце.

Скачать (72KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Коэффициент диффузии молекул воды в образцах силикагелей Сепарон SGX (а) и Силасорб 600 (б) при различной влажности в зависимости от времени между импульсами магнитного градиента ∆.

Скачать (206KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение амплитуды сигнала от воды в порах силикагеля Сепарон SGX при плавлении: А – участок плавления льда в порах, В – участок плавления льда в свободном объеме.

Скачать (64KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Распределения пор по размерам в образцах силикагелей Сепарон SGX (■) и Силасорб 600 (○), полученные методом криопорометрии.

Скачать (68KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимости скорости спин-спиновой релаксации (1/Т2) от обратного времени между 90°- и 180°-импульсами (τ) при различной влажности силикагеля Силасорб 600: ♦ – 0.41, Δ – 0.86, ▲ – 1.29, ○ – 1.74, ■ – 2.1 г Н2О/ г силикагеля.

Скачать (64KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025