Cluster models for oxidized coal surface and their electrochemical properties
Анотація
The effect has been considered of oxidization of SKNo coals on the mechanism of reaction of current free forming stationary potentials (Esp) and reduction of Men+ metals ions of copper (Cu, Ag, Au) sub-group. Basing on an analysis of reference and experimental data, and also on studies on electron structure of model clusters of oxidized SKNo coals by semiempirical methods of quantum chemistry (AM1 and RM3), the processes of forming Esp potential and reduction of Men+ have been shown to be determined at the small oxidization degrees (for SEK of 0.2…1.0 mg-eg/g) by electron-donor (by work of electron output from coal matrix, ionization potential, Fermi level, energies values of EHOMO) properties and are orbital-controlled , while those great oxidization (for SEK of 1.2…3.0 mg-eg/g ) –are controlled by physical and chemical properties of functional oxygen-containing groups and are charge-controlled.
Посилання
Химические и физические свойства углерода / Под ред. Уокера Ф. – М.: Мир, 1969. – 366 с.
Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов. – М.: Металлургия, 1972. – 254 с.
Тарковская И.А. Окисленный уголь. – К.: Наук. думка, 1981. – 197 с.
Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. – Л.: Химия, 1984. – 216 с.
Bansal R.C., Donnet J.B., Stoeckly F. Active carbon. – New York, Basel: Marcel Dekker, 1988. – 482 p.
Rodríguez-Reinoso F. The role of carbon materials in heterogeneous catalysis // Carbon. – 1998. – V. 36. – P.159 – 175.
Дубинин М.М. Поверхностные окислы и сорбционные свойства активных углей // Успехи химии. – 1955. – Т. 24, №5. – С. 513 – 526.
Scharff P. New carbon materials for research and technology // Carbon. – 1998.– V. 346. – P. 481 – 486.
Oberlin A. Pyrocarbons // Carbon. – 2002. – V. 40. – P. 7 – 24.
Николаев В.Г., Стрелко В.В. Гемосорбция на активированных углях. – Киев: Наук. думка, 1979. – 288 с.
Бакалинская О.Н., Картель Н.Т., Стрелко В.В. Углеродные сорбенты с биоспецифической активностью // Селективная сорбция и катализ на активных углях и неорганических ионитах. – К.: Наук. думка, 2008. – С. 65 – 87с.
Radovic L.R. Chemistry and Physics of Carbon. – New York: Marcel Dekker, 2001. – 387 p.
Kinoshita K. Carbon: Electrochemical and Physicochemical Properties. Wiley – Interscience, 1988. – 467 p.
Тарасевич М.Р. Электрохимия углеродных материалов. – М.: Наука, 1984. – 253 с.
An investigation of vapor deposited boron rich carbon – a novel graphite-like material – part I: the structure of BCx (C6B) thin film / C.T. Hach, L.E. Jones, C. Crossland, P.A. Thrower // Carbon. – 1999. – V. 37. – P. 221 – 230.
Tanabe Y., Hoshi K., Ishibashi M. Effect of the size and the amount of surface functional groups of inclusions on microstructure development in furan resin-derived carbon // Carbon. – 2001. – V. 39. – P. 294 – 297.
Puziy A.M., Poddubnaya O.I. The properties of synthetic carbon derived from nitrogen- and phosphorus-containing polymer // Carbon. – 1998. – V. 36. – P. 45 – 50
Phosphorus-31 NMR studies of adsorption onto activated carbon / R.K. Harris T.V. Thompson, P.R. Norman, C. Pottage // Carbon. – 1999. – V. 37. – P. 1425 – 1430.
Structural and chemical characterization of N-doped nanocarbons / T. Belz, A. Bauer, J. Find, M. Günter, D. Herein, H Möckel, N. Pfänder, H. Sauer, G. Schulz, J. Schütze et al. // Carbon. – 1998. – V.36. – P. 731 – 741.
Submicronic powders containing carbon, boron and nitrogen: their preparation by chemical vapour deposition and their characterization / B. Maquin, A. Derré, C. Labrugère, M. Trinquecoste et al. // Carbon. – 2000. – V. 38. – P. 145 – 156.
Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. – Новостбирск: Изд-во СО РАН, 2004. – 442 с.
Menendez J.A., Xia B., Phillips J. On the modification and characterization of chemical surface properties of activated carbon: microcalorimetric, electrochemical, and thermal desorption probes // Langmuir. – 1997. –V. 13. – P. 3414 – 342.
Influence of progressive surface oxidation of nitrogen-containing carbon on its electrochemical behaviour in phosphate buffer solutions / M. Pakula, S. Biniak, A. Swiatkowski, S. Neffe //Carbon. – 2002. – V. 40. – P. 1873 – 1881.
Mechanism of reductive oxygen adsorption on active carbons with various surface chemistry / V.V. Strelko, N.T. Kartel, I.N. Dukhno, V.S. Kuts, R.B. Clarkson, B.M. Odintsov // Surf. Sci. – 2004. – V. 548, №1 – 3. – P. 281 – 290.
Фрумкин А.Н. / В кн.: Поверхностные химические соединения и их роль в явлениях адсорбциях. – М.: Изд-во Московск. ун-та, 1957. – 53 c.
Стражеско Д.Н. Электрофизические свойства активных углей и механизм процессов, происходящих на их поверхности // Адсорбция и адсорбенты. – 1976. – Вып. 4. – С. 3 – 14.
Ставицкая С.С. Кислотно-основной катализ на окисленных углях// Селективная сорбция и катализ на активных углях и неорганических ионитах. – К.: Наук. думка, 2008. – С. 108 – 128.
Suresh Babu V., Seehra M. Modeling of disorder and X-ray diffraction in coal based graphitic carbons //Carbon. –1996. – V. 34, № 10. – P. 1259 – 1265.
Hishiyama Y., Nakamura M. X-ray diffraction in oriented carbon films with turbostratic structure // Carbon. – 1995. – V. 33, № 10. – P. 1399 – 1403.
Hishiyama Y., Yoshida A., Inagaki M. Structure and microtexture of graphitized carbon film derived from aromatic polyamide film upilex // Carbon. – 1998. – V. 36, № 7 – 8. – P. 1113 – 1117.
Burian A., Ratuszna A., Dore J. Radial distribution function analysis of the structure of activated carbons // Carbon. – 1998. – V. 36. – P. 1613 – 1621.
Theye M.-L., Paret V. Spatial organization of the sp2-hybridized carbon atoms and electronic density of states of hydrogenated amorphous carbon films //Carbon. – 2002. – V. 40. – P. 1153 – 1166.
McCulloch D.G., McKenzie D.R., Goringe C.M. Ab initio simulations of the structure of amorphous carbon. Ab initio simulations of the structure of amorphous carbon // Phys. Rev. B (Condensed Matter and Materials Physics). – 2000. – V. 61. – P. 2349 – 2355.
Bilek M.M.M., McKenzie D.R.,. McCulloch C.M. Ab initio simulation of structure in amorphous hydrogenated carbon // Phys. Rev. B (Condensed Matter and Materials Physics). – 2000. – V. 62. – P. 3071 – 3077
Solid state 13C NMR and high temperature 1H NMR determination of bulk structural properties for mesophase-containing semi-cokes prepared from coal tar pitch / J.M. Andrésen, Y. Martín, S.R. Moinelo et. al. // Carbon. – 1998. – V. 36. – P. 1043 – 1050.
Kovtyukhova N., Buzaneva E., Senkevich A. Ultrathin supported graphite oxide and carbon films // Carbon. – 1998. – V. 36. – P. 549 – 554.
Figueiredo J.L., Pereira M.F., Freitas M. Modification of the surface chemistry of activated carbons // Carbon. – 1999. – V. 37. – P. 1379 – 1389.
Gardner Oxygen plasma and isobutylene plasma treatments of carbon fibers: determination of surface functionality and effects on composite properties / C.U.Jr. Pittman, W. Jiang, G.-R. He, S.D. // Carbon. – 1998. – V. 36. – P. 25 – 37.
Moreno-Castilla C., López-Ramón M.V., Carrasco-Marín F. Changes in surface chemistry of activated carbons by wet oxidation // Carbon. – 2000. – V. 38. – P. 1995 – 2001.
Formation of oxygen structures by air activation. A study by FT-IR spectroscopy / V. Gómez-Serrano, F. Piriz-Almeida, C.J. Durán-Valle, J. Pastor-Villegas //Carbon. – 1999. – V. 37. – P. 1517 – 1528.
Lin J.-H. Identification of the surface characteristics of carbon blacks by pyrolysis GC-MASS // Carbon. – 2002. – V. 40. – P. 183 – 187.
Strain-induced crystallization of natural rubber as studied by high-resolution solid-state 13C NMR spectroscopy / W. Lin, M. Bian, G. Yang, Q. Chen // Polymer. – 2004. – P. 4939 – 4943.
Kamegawa K., Nishikubo K., Kodama M. Oxidative degradation of carbon blacks with nitric acid; II. Formation of water-soluble polynuclear aromatic compounds // Carbon. – 2002. – V. 40. – P. 1447 – 1455.
Moran D., Stahl F., Bettinger H.F. Towards graphite: Magneic properties of large polybenzenoid hydrocarbons // J. Am. Chem. Soc. – 2003. – V. 125. – P. 6746 – 6752.
Koopmans T. Über die Zuordnung von Wellenfunktionen und Eigenwerten zu den Einzelnen Elektronen eines Attoms // Physica. – 1934. – V. 1. – P. 104 – 116.
Fawcett J.K., Trotter J. The crystal and molecular structure of coronene // Proc. R. Soc. Lon. Ser. A. – 1966. – V. 289. – P. 366 – 374.
Куць В.С., Клименко В.Е., Стрелко В.В. Кластерные модели активного угля // Селективная сорбция и катализ на активных углях и неорганических ионитах. – К.: Наук. думка, 2008. – С. 45 – 64.
Физико-химические характеристики кислородсодержащего активного угля СКН / С.А. Копыл, В.С. Куц, Ю.А. Тарасенко, В.В. Стрелко // Коррозия: материалы, защита. – 2005. – № 6. – C.37 – 43.
Стрелко В.В. Механизм влияния гетероатомов на химию активных углей // Селективная сорбция и катализ на активных углях и неорганических ионитах. – К.: Наук. думка, 2008. – С. 5 – 44.
Сорбционно-восстановительное взаимодействие тетрахлороурат-ионов с активными углями / Ю.А. Тарасенко, В.Ф. Лапко, С.А. Копыл, В.С. Куць, И.П. Герасимюк // Журн. физ. химии. – 2003. – № 9. – С. 1644 – 1649.
Strelko V.V., Kuts V.S., Thrower P.A. On the mechanism of possible influence of heteroatoms of nitrogen, boron and phosphorus in a carbon matrix on the catalytic activity of carbons in electron transfer reactions // Carbon. – 2000. – V. 38. – P. 1499 – 1503.
Куць В.С., Стрелко В.В. Влияние состояния азота в углеродной матрице на донорно-акцепторную и каталитическую функции активных углей в реакциях переноса электрона // Теорет. и эксперим. химия . – 1999. – V. 35, № 6. – С. 338 – 342.
Духно И.Н. Синтез и исследование каталитических и электрохимических свойств активных углей, модифицированных гетероатомами водорода и кислорода // Труды Одесского политехнич. ун-та. – 2001. – Вып. 3, № 15. – С. 281 – 284.
Синтез азотсодержащих активных углей на основе косточкового угля / И.Н. Духно, А.А. Лысенко, В.Е. Гоба, Ю.А. Тарасенко // Тези доп. Всеукраїн. конф. мол. вчених з актуальних питань хімії. – Київ: ІХП НАН України. – 2003. – С. 3.
А.С. 820160 СССЗ, МКИ3 С 01 B 31/16.Способ получения азотсодержащего углеродного адсорбента / В.В. Стрелко, В.И. Галинская, В.И. Давыдов, С.Л. Медведев, Ю.А. Тарасенко, В.И. Дорошенко, К.Е. Махорин, Ю.Ф. Коровин, А.М. Глухоманюк, В.Г. Николаев, Н.Т. Картель. – №2564395/23-26; Заявл.05.01.78; Дата регистр. 05.12.80.
Кузин И.А., Страшко Б.К. Получение и исследование ионообменных свойств окисленного угля// Журн. прикл. химии. – 1966. – T. 39, № 3. – C. 603 – 608.
Дубинин М.М. Исследование пористой структуры активных углей комплексными методами.// Успехи химии. – 1955. – Т. 24, № 1. – С. 3 – 18.
Gómez-SerranoV., Piriz-Almeida F., Durán-Valle C.J., Pastor-Villegas J. Formation of oxygen structures by air activation. A study by FT-IR spectroscopy //Carbon. –1999. – V. 37. – P. 1517 – 1528.
Wang Q., Ma X.-L., Chen L.-Q, Cermignani W., Pantano C.G. Effect of boron on graphite oxidation – a theoretical study // Carbon. - 1997. – V. 35, № 2. – P. 307 – 313.
Hoffmann R. // Solids and Surfaces a Chemistry view of Bonding in Extended Structures, VCH Publisher. – 1988. – 209 p.
Лобанов В.В., Горлов Ю.И., Чуйко А.А. Роль электростатических взаимодействий в адсорбции на поверхности твердых оксидов. КиевТОО «ВЕК+», 1999. – 228 с.
Santos M.C., Alvarez F. Nitrogen substitution of carbon in graphite: Structure evolution toward molecular forms // Phys. Rev. B. – 1998. – V. 58. – P. 13918 – 13924.
Фрумкин А.Н. Потенциалы нулевого заряда. – М.: Наука, 1979. – 260 с.
Потенциалы нулевого заряда активных углей / Л.А. Клименко, В.В. Стрелко, К.А. Каздобин, Н.Т. Картель // Укр. хим. журн. – 1989. – Т. 55, №2. – С.167– 171.
Kinoshita K. Carbon: Electrochemical and Physicochemical Properties. Wiley-Interscience, 1988. 467 p.
Тарасенко Ю.А., Марданенко В.К., Дударенко В.В. // Журн.прикл. химии. – 1989. –Т. 62. – № 2. – С. 305 – 309.
Электрохимические свойства углеродных гемосорбентов / В.В. Стрелко, Н.Т. Картель, Л.А. Клименко, К.А. Каздобин // Журн. прикл. химии. – 1987. – Т. 60, № 6. – С. 1257 – 1260.
Menendez J.A., Illan-Gomez M.J., Leon y Leon C.F. On the difference between the isoelectric point and point of zero charge of carbons // Carbon. – 1995. – V. 33, № 11. –P. 1655 – 1657.
Каздобин К.А., Лавриненко-Омецинская Е.Д., Клименко Л.А. Ионообменные свойства окисленных углей на основании электрохимических представлений // Укр. хим. журн. – 1994. – Т. 60, № 3– 4. – С. 42 – 45.
Дударенко В.В., Каздобин К.А. Электрохимические и сорбционные свойства активных углей в растворах цианидов золота и серебра // Укр. хим. журн. – 1987. – Т. 53, № 1. – С. 42 – 47.
Копыл С.А., КуцьВ.С., ТарасенкоЮ.А. Кинетическая потенциометрия кислородсодержащих активных углей // Укр. хим. журн. – 2003. – Т. 69. – C. 47 – 50.
Эйринг Г., Лин С.Г., Лин С.М. Основы химической кинетики. – М.: Мир, 1983. – 528с.
Тарасенко Ю.О., Зарубицька Л.І., Копил С.А. Відновна сорбція міді на синтетичному активному вугілля // Наукові записки НаУКМа. – 2001. – Т. 19. – С. 45 – 47.
The Role of Ion Exchange and Sorptive-Reduction for Interaction of Active Carbons with Noble Metals / S. Kopyl, V. Lapko, A. Lysenko, Yu. Tarasenko, I. Tomizuka // J. Ion Exchange. – 2003. – V. 14. – P. 147 – 151
Восстановительная сорбция как метод разделенного выделения металлов из растворов / Ю.А. Тарасенко, Г.В. Резник, А.А. Багреев, А.А. Лысенко // ЖФХ. – 1993. – Т. 67, № 11. – С. 2333 – 2335.
Копил С. Сорбційно-електрохімічна взаємодія міді з синтетичним активним вугіллям // Вісн. Львівськ. ун-ту. – 2002. – Вип. 42. – Ч. 1. – С. 86 – 89.
Дьюар М. Теория молекулярних орбиталей в органической химии. М., 1972. – 590 с.
