Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 AEROGÉLEK. Egy kis szinte semmi – NASA 2 Kistler, 1931. 1980- 3.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 AEROGÉLEK. Egy kis szinte semmi – NASA 2 Kistler, 1931. 1980- 3."— Előadás másolata:

1 1 AEROGÉLEK

2 Egy kis szinte semmi – NASA 2

3 Kistler,

4 J. FRICKE et al: J. Sol-Gel Science and Technology 13, 299–303 (1998) 1. Szervetlen gélek Me(OR) x 4

5 Tipikus előállítás: szol-gél eljárás Szárítás! 5

6 Sav/bázis katalízis Sav-katalízis: hidrolízis a tipikus, sok kis méretű részecske, elágazó, mikropórusos rendszer Bázikus katalizátor: kondenzáció, nagyobb részecskék térhálós, csökken a mikroporozitás lazább szerkezet (tágabb pórusok) Me(OR) x + H 2 O  Me(OR) x-1 (OH) + ROH H K 6

7 Al2O3 Szabályozható porozitás Sűrűség (0,001-1 g/cm3) Törésmutató, hővezetés, hangszigetelés Kevert oxidok, dópolt aerogélek 7

8 Változatos formák 8

9 Felhasználás Szuperszigetelő UH-transducer Energiatárolás Optika Katalizátor 1.Kis sűrűség, nagy nyomószilárdság: – szerkezeti anyag: teniszütő 2.Kis sűrűség, nagy felület: Stardust mintavevő 3.Kis sűrűség, jó hő-és hangszigetelés: szigetelőanyag, energiatárolás 4.Kis sűrűség, átlátszóság, jó hőszigetelés, kis törésmutató: optika, felülvilágítók 5.Nagy felület – szorpciós és katalitikus alkalmazás Pl. katalízis titándioxid aerogéllel: 9

10  pH  Katalizátor, C  Sztöchiometria (R/C;R/F;c)  T  Idő RF Hidrogél RF gél  Hőkezelés  Fagyasztva szárítás  Szuperkritikus extrakció 2. Szerves aerogélek Mechanizmus: (a) Nagy katalizátor-koncentráció (b) Kis katalizátor-koncentráció 10

11 A SZÁRíTÁS JELENTŐSÉGE  HK, N 2  Liofilizálás  scCO 2  aceton  65 °C, 5 h  110 °C, 5 h  30 ml/min N 2  t-butanol  -20 °C, 2 h  -45 °C, 1 d  1 mbar  aceton  CO 2 (l), RT 80 bar  45 °C HidrogélXerogélKriogélAerogél 11

12 RF gél típusa S BET m 2 /g V TOT cm 3 /g V μ cm 3 /g  Nitrogéngőz adszorpció A POLIMER RF GÉLEK JELLEMZÉSE V TOT -V μ V TOT RFX RFK RFA ,13 0,76 0,36 0,02 0,05 0,01 0,85 0,93 0,97 d DFT, Å dV(w), cm 3 /Å/g d BJH, Å Relatív nyomás, p/p 0 Adszorbeált térfogat, cm 3 /g 12

13 Resorcinol R Formaldehyde F Aqueous medium. polycondensation Térhálós polimer RF hydrogel RF gelCarbon gel  Heat treatment  Freeze drying  Supercritical extraction Széngélek  Atmosphere (N 2 )  T (900 °C)  Time (1h) Catalyst. RT Solvent exchange. drying Heat treatment 13 Pekala 1989

14 SZÉNGÉLEK 14 Relatív nyomás, p/p 0 Adszorbeált térfogat, cm 3 /g POLIMERGÉLEK RF gél típusa S BET m 2 /g V TOT cm 3 /g V μ cm 3 /g V TOT -V μ V TOT RFX RFK RFA ,13 0,76 0,36 0,02 0,05 0,01 0,85 0,93 0,97

15 15 RF és SZÉNGÉL Gázdiffúziús elektród Li-Szárazelem Üzemanyag cella Katalizátor hordozó Szűrő Napelem Aktívszén Szigetelő anyag Szerkezetianyag Szuperkondenzátor Fém felületkezelés Felhasználás  Rossz hővezető DE jó elektromos vezető  Rossz IR visszaverő (0,3%)/Jó IR elnyelő  Extrém kis sűrűség (0,01 g/cm3)  Széles tartományban szabályozható pórusszerkezet  Szennyezés mentes  Könnyedén építhetők be fémek → katalizátorok

16 16 Példa katalitikus alkalmazásra  Biomassza hasznosítás 1. CH 3 COOH CH 3 CHO H2H2 H2OH2O H2H2 2. CH 3 CH 2 OH 400 °C, 21 bar

17 RENDEZETT (TEMPLÁTOLT) POROZITÁSÚ ANYAGOK Gyakran templated=sablon Eredetileg: molekulaszűrő Ma: orvosbiológia szenzorika képalkotás 17

18 18 1.Lágy Micellák templát hatásának felhasználása rendezett, pórusos szilárd anyagok szintézisében Micella: felületaktív anyagok aggregátuma, melynek mérete és alakja (gömb, henger, lamella, stb.) függ a molekulák természetétől és az oldószerrel (elektrolit-adalék?) való kölcsönhatástól (entrópia-kontroll) Pl. Hidrofil részHidrofób rész Kationos-N(CH 3 ) 3 + Cl - -(CH 2 ) n H Nem-ionos-N(OC 2 H 4 ) m OH-(CH 2 ) n H, -(C 3 H 6 O) n H Anionos-C 6 H 4 OSO 3 - Na + -(CH 2 ) n H

19 1. Pl: MCM (Mobil Composition of Matter) 1990 mezopórusos molekulaszűrő (1,5-20 nm) rendezettség hosszú távolságon amorf szilika-fal J. Am. Chem. Soc., Vol. 114, No. 27, 1992 S + : kationos felületaktív anyag (kvaterner ammónium) I - : tetrametilammónium-szilikát, Na-szilikát a pórusméret hangolható: S/I arány, S és I anyagi minősége, adalékanyag (kotenzid, kis org.molekula) lánchossz, ionerősség, ellenion, az ellenion töltése szilícium-vegyület anionja SBA: 4, nm 1996 (Santa Barbara Amorphous type material) (EO20-PO70-EO20 ) Tipikus körülmények: vizes közeg, 150 °C, 1-2 nap kalcinálás: °C, 1 h, inert 19

20 a pórusméret hangolható, független párhuzamos pórusok állandó porozitás, megmarad a templát eltávolítása után is anionos/kationos/nemionos Hidrofób/hidrofil felület 20 nagy szögek hiánya: amorf falak

21 kombinálás fémmel: Si átmeneti fém helyettesítésével (Ti, Fe, Co, Cu…) 21

22 SBA-15 különböző reakcióidő/hőmérséklet Folytonos: kalcinálás előtt Jelek: kalcinált A reakcióidő ill. a kalcinálás hatása a pórusszerkezetre 22

23 Belső tér módosítása: nano-Pd(0) hordozó Nano Hybrids & Composites 23

24 Alkalmazás katalizátor adszorbens víztisztítás szabályozott hatóanyagleadás template d=3 nm jellegzetes izoterma-alak 24 F, Fajula et al, / Microporous and Mesoporous Materials 82 (2005) 227–239 Kapilláris-kondenzáció, hengeres nyitott kapill. 4 nm, N 2 : nincs hiszterézis

25 25 2. Kemény Leggyakoribb: nanocső nanohuzal Anódosan oxidált alumínium

26 26 Változatok:

27 Pl. 1 27

28 F. Fajula et al. / Microporous and Mesoporous Materials 82 (2005) 227–239 Pl. 2 28

29 Pl. 3 29

30 Előállítás Módszerek: kovalens nemkovalens (komplexképzés) Anal Bioanal Chem (2005) 382: 947–956 Anal Bioanal Chem (2007) 389:377–397 Advanced Drug Delivery Reviews 54 (2002) 149– Molekulárisan imprintelt polimerek (MIP) 30

31 31

32 Előnyök: Az elválasztandó molekula alakítja ki a saját kötőhelyét stabilitás specifikus Jól adaptálható Egyszerű szintézis Agresszív körülmények közt is alkalmazható szorbens Hátrányok: Sokféle kötőhely Feldolgozhatóság rossz A kémia: fekete doboz Alkalmazás: analitika – elválasztástechnika - elektrokémiai szenzor - aminosavak (alanin) - növényvédőszerek (atrazin) - PAH metabolit szabályozott hatóanyagleadás (inzulin) 32

33 Kriogélek kriogél: 33 Ice crystals Pores Unfrozen microphase where polymerisation takes place Polymer formed in the unfrozen phase Arvidson et al. J Chrom A,986 (2003)


Letölteni ppt "1 AEROGÉLEK. Egy kis szinte semmi – NASA 2 Kistler, 1931. 1980- 3."

Hasonló előadás


Google Hirdetések