Іоніти на основі фосфатів титану, синтезовані з титанілсульфату золь-гель методом

Диссертация посвящена исследованию закономерностей золь-гель синтеза фосфатов титана (ФТ) с использованием растворов титанилсульфата, а также определению состава, строения и физико-химических свойств получаемых ионитов.

Показано, что использование раствора титанилсульфата при синтезе ФТ даёт возможность получить гели ФТ без введения комплексообразователей или охлаждения исходных растворов (как это делается в случае использования раствора четырехвалентного титана), что связанно с существованием титан-сульфатных комплексных соединений в исходном растворе. Разработан оригинальный метод золь-гель синтеза ионитов на основе ФТ из раствора TiOSO₄. Синтезированные образцы ФТ охарактеризованы методами элементного и термического анализа, твердотельной ЯМР спектроскопии на ядрах ³¹Р, порометрии, кислотного и основного титрования. Установлено, что синтезированные образцы ФТ имеют мезопористую структуру с узким распределением пор по радиусам и превышают по пористости известные аналоги близкого химического состава.

Для партии ионитов ФТ, синтезированных в сферически гранулированном виде из технического раствора TiOSO₄, была исследована сорбция некоторых d-металлов в статических и динамических условиях, в зависимости от рН раствора, из которого проводится сорбция и рН-перевода в металлзамещённную форму. Изучена также кинетика сорбции некоторых ионов d-металлов. Установлено, что гидролитическая стабильность образцов ФТ зависит от рН равновесного раствора и химического состава образцов. Отмеченная низкая гидролитическая стабильность образцов, особенно в нейтральных и щелочных средах, характерна для большинства аморфных ионитов на основе многовалентных металлов.

Разработан метод, который приводит к повышению гидролитической устойчивости - гидротермальная обработка (ГТО). Установлены закономерности влияния продолжительности ГТО, ее температуры и состава исходных образцов ФТ на структурно-сорбционные свойства образцов. Выявлено, что процессы кристаллообразования, которые имеют место при ГТО и приводят к образованию новых фаз (TіО)₂P₂O₇ и TіО₂, обуславливают экстремальный характер зависимости адсорбционных свойств материалов от условий ГТО, что дает возможность целенаправленно регулировать параметры пористой структуры ФТ. Предложены оптимальные условия проведения ГТО.

Ключевые слова: фосфаты титана, золь-гель синтез, иониты, ионный обмен.

Zaitseva H.O. Ionites based on titanium phosphates synthesized from titanylsulfate by sol-gel method. Manuscript.

Thesis for the degree of the candidate of chemical sciences on the specialty 02.00.04 - physical chemistry. - Kyiv National Taras Shevchenko University, Kyiv, 2008.

The thesis is devoted to the research of peculiarities of titanium phosphate (TiP) sol-gel synthesis from titanylsulfate solution and physical-chemical properties of synthesized TiP ion-exchanges.

The original sol-gel method for TiP synthesis from TiOSO₄ solution has been elaborated. Synthesized TiP samples were characterized by elemental analysis, TGA-DTA, DSC, solid-state ³¹P NMR MAS, acid and alkali pH-metric titration and porometric analysis. TiP samples were found mesoporous materials which porous structure is higher than analogous materials with similar chemical composition. For spherically granulated TiP the values of sorption capacities of some heavy metals (at static and dynamic conditions) in dependence on pH of equilibrium sorption and pH of conversation to ion-exchanged form have been determined.

The method - hydrothermal treatment (HT) - that leads to increasing of TiP hydrolytic stability has been elaborated. The influence of HT conditions to physical-chemical properties of TiP has been determined. It was found that (TіО)₂P₂O₇ and TіО₂ crystallization, that realized during HT, resulted in extremal dependence of TiP adsorption properties from HT conditions. The optimal conditions for HT have been proposed.

Key words: titanium phosphate, sol-gel synthesis, ionites, ion-exchange.

Размещено на Allbest.ru