НАНОСИСТЕМЫ

САМОРАЗЛОЖЕНИЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА НА ПОВЕРХНОСТИ ДИСПЕРСНОГО УГЛЕРОДА

^1,2Раздьяконова Г.И., ²Кохановская О.А., ^1,2Лихолобов В.А

¹Институт проблем переработки углеводородов, Российская академия наук, Сибирское отделение, http:// www.ihcp.ru
644040 Омск, Российская Федерация
²Омский государственный технический университет, http://www.omgtu.ru
644050 Омск, Российская Федерация
grazdyakonova@mail.ru, kokhanovskaya@omgtu.ru

Поступила в редакцию 4.09.2015

Целью данного исследования является сравнение каталитической активности разных марок технического углерода в реакции разложения пероксида водорода и выявление свойств углеродной поверхности, влияющих на кинетические параметры реакции. Проведено сравнение каталитической активности разных марок технического углерода как канального К354, так и печных марок N121, N326, П161, П267-Э и П366-Э в реакции разложения пероксида водорода и выявлены приоритетные свойства углеродной поверхности, влияющие на кинетический параметр реакции – энергию активации реакции. Знание энергий активации реакции разложения пероксида водорода разными марками технического углерода позволит приступить к оптимизационной задаче выбора наиболее эффективного набора из имеющихся его марок для их совместного окисления и оптимизации функционального состава продукта и других технологических показателей. Данное исследование показало, что прямая зависимость между каталитической активностью и удельной поверхностью технического углерода отсутствует. Возмущающим фактором является шероховатость поверхности. Рассмотрен механизм функционализации поверхности технического углерода при его окислении пероксидом водорода с соагентами - озоном и синглетным кислородом. Наибольшая степень окисленности технического углерода достигается за счёт наращивания карбоксильных и лактоновых групп при использовании пероксида водорода концентрацией 30% в жидкофазном процессе и воздуха, обогащённого синглетным кислородом.

Ключевые слова: технический углерод, окисление, пероксид водорода, озон, синглетный кислород, функциональный состав, энергия активации

УДК: 661.666.4, 66.097.3-039.7

Библиография – 30 ссылок

РЭНСИТ, 2015, 7(2):180-190 DOI: 10.17725/rensit.2015.07.180

ЛИТЕРАТУРА

Шамб У, Сеттерфилд Ч, Вентворс Р. Перекись водорода. Пер. с англ. Вигдоровича Г.Д. Под ред. докт. техн. наук Горбанева А.И. М., Издатинлит, 1958, 578 с. (Hydrogen Peroxide by Walter C. Schumb, Charles N. Satterfield, Ralph L. Wentworth. New York, N.Y. Chapman & Hall LTD, London. Reinold Publishing Corporation, 1955).
Позин МЕ. Перекись водорода и перекисные соединения. Л.-М., ГХИ, 1951, 242 с.
Перекись водорода. http://www.adentina.com/Perekis_vodoroda.
Жубриков АВ, Легурова ЕА, Гуткин В, Уваров В, Хитров НВ, Lev O, Трипольская ТА, Приходченко ПВ. Исследование перкарбоната натрия, гранулированного силикатом натрия, методом рентгенофотоэлектронной спектроскопии. Журн. неорган. химии, 2009, 54(9):1526-1529.
Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. Мищенко КП и Равделя АА. Л., Химия, 1972, 200 с.
Yehia Y, Condit DA, Burlatsky SF, Madden TH. Determination of hydrogen peroxide generation/decomposition kinetics using RRDE on ketjen black, vulcan, 20% and 50% Vulcan-supported Pt electrodes. Proc. 206 Meeting of the Electrochemical Society, 3-8 october 2005, Hawaii, 2005, p. 118.
Раздьяконова ГИ, Кохановская ОА. Модификация технического углерода окислением как способ получения его разновидностей. Каучук и резина, 2013, 3:28-29.
Curtis JC, Joyce GA, Taylor RL. Pat. 6120594 US. Hydrogen peroxide oxidation of carbon black [Текст], Fil. 28.04.1999; iss. 19.09.2000.
Беляева ОВ, Краснова ТА, Семёнова СА, Гладкова ОС. Взаимодействие О2, О3 и Н2О2 с активированным углем. Химия твердого топлива, 2011, 6:61-64.
Раздьяконова ГИ. Получение и свойства дисперсного углерода. Омск, Изд. ОмГТУ, 2014, 236 с.
Valdes H, Sanchez-Polo M, Rivera-Utrilla J, Zaror CA. Effect of Ozone Treatment on Surface Properties of Activated Carbon. Langmuir, 2002, 18:2111.
Новиков АН, Маратканова ЕА, Раздьяконова ГИ, Дикина КВ, Novikova AO. Динамика изменения рН суспензий технического углерода при его окислении синглетным кислородом в присутствии перекиси водорода. Динамика систем, механизмов и машин, 2014, 3:315-318.
Новиков АН, Маратканова ЕА, Раздьяконова ГИ, Rybakin MS. Изучение воздействия активных форм кислорода на водные суспензии технического углерода. Динамика систем, механизмов и машин, 2014, 3:312-314.
Раздьяконова ГИ, Лихолобов ВА, Моисеевская ГВ, Петин АА, Караваев МЮ. Инновационный дисперсный углерод. От идеи до технологии. Омск, Изд. ОмГТУ, 2014, 312 с.
Goertzen SL, Theriault KD, Oickle AM, Tarasuk AC, Andreas HA. Standardization of the Boehm titration: Part I. CO2 expulsion and endpoint determination. Carbon, 2010, 48:1252-1261.
Oickle AM, Goertzen SL, Hopper KR, Abdalla YO, Andreas HA. Standardization of the Boehm titration: Part II. Method of agitation, effect of filtering and dilute titrant. Carbon, 2010, 48:3313-3322.
Раздьяконова ГИ, Вишневская АЮ, Фортуна ЕГ. Применение метода дифференцированного потенциометрического титрования для определения функциональных групп на поверхности технического углерода. Омский научный вестник, 2015, 1:244-250.
ASTM D 6556-04 Standard Test Method for Carbon Black / Total and External Surface Area by Nitrogen Adsorption. Annual Book of ASTM Standards, 2005, v. 09.01 November 2006 Rubber, Natural and Synthetic - General Test Methods.
Sadezky A, Muckenhuber H, Grothe H, Niessner R, Pöschl U. Raman microspectroscopy of soot and related carbonaceous materials: Spectral analysis and structural information. Carbon, 2005, 43:1731-1742.
Авдеенко МА Теплоты хемадсорбции простых молекул и некоторые особенности электронной структуры графита. В кн. Конструкционные материалы на основе графита. М., Металлургия, 1967, 3:63-73.
Вершаль ВВ, Медведева ЕН, Рыбальченко НА, Бабкин ВА. Исследование разложения пероксида водорода в щелочной среде и его влияние на отбелку лигноцеллюлозы и гомогенное окисление. Химия растительного сырья, 1998, 1:45-50.
Раздьяконова ГИ. Ионообменные свойства поверхности технического углерода. Тр. Межд. (4 национального) симп. по адсорбции и хроматографии макромолекул. М., ПАИМС, 1994, с. 81-85.
Kirchstetter TW, Novakov T. Controlled generation of black carbon particlesfrom a diffusion flame and applications in evaluating black carbon measurement methods. Atmospheric Environment, 2007, 41:1874-1888.
Ek M, Gierer J, Yansbo K, Reitberger T. Study on selectivity of bleaching with oxygen-containing species. Holzforschung, 1989, 43 (6):391-396.
Razdyakonova GI, Kokhanovskaya OA, Likholobov VA. Influence of Environmental Conditions on Carbon Black Oxidation by Reactive Oxygen Intermediates. Procedia Engineering, 2015, 113:43-50.
Khalil LB, Girgis BS, Tawfik TA. Decomposition of H2O2 on activated carbonobtained from olive stones. J. Chem. Technol. and Biotech., 2011, 76:1132-1140.
Kurniawan TA, Lo WH. Removal of refractory compounds from stabilized landfill leachate using an integrated H2O2 oxidation and granular activated carbon (GAC) adsorption treatment. Water. Res., 2009, 43:4079.
Bansal RC, Donnet, JB, Stoeckli F. (Eds.). Active Carbon. Marcel Dekker, New York, 1998.
Kimura M, Miyamoto I. Discovery of the activated-carbon radical (AC+) and the novel oxidation-reactions comprising the AC/AC+ cycles as a catalyst in anaqueous solution. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1994, 67:2357.
Paternina E, Arias JM, Barragán D. Estudio cinético dela descomposición catalizada deperóxido dehidrógeno sobrecarbón activado. Quim. Nova, 2009, 32(4):934-938.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/188/7(2)-180-190.pdf