Κινητική μελέτη παρεμβολής NMF στον καολινίτη μέσω δονητικής φασματοσκοπίας

Ανδρέου, Φεβρωνία; Andreou, Fevronia

dc.contributor.author	Ανδρέου, Φεβρωνία	el
dc.contributor.author	Andreou, Fevronia	en
dc.date.accessioned	2018-12-06T12:22:52Z
dc.date.available	2018-12-06T12:22:52Z
dc.date.issued	2018-12-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48234
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16296
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Καολινίτης	el
dc.subject	Παρεμβολή	el
dc.subject	Ν-μεθυλοφορμαμίδιο	el
dc.subject	Κινητική	el
dc.subject	Φασματοσκοπία υπερύθρου	el
dc.subject	Kaolinite	el
dc.subject	N-methylformamide	el
dc.subject	Kinetics	el
dc.subject	Vibrational spectroscopy	el
dc.subject	Intercalation	el
dc.title	Κινητική μελέτη παρεμβολής NMF στον καολινίτη μέσω δονητικής φασματοσκοπίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πειραματική φυσική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-04
heal.abstract	Ο καολινίτης είναι αργιλικό ορυκτό τύπου 1:1, με χημικό τύπο Al2Si2O5(OH)4. Αποτελείται από ασύμμετρα φύλλα τα οποία συγκρατούνται μεταξύ τους με περιοδικότητα 7.1-7.2 Å μέσω πλέγματος δεσμών-Η. Περιορισμένος αριθμός οργανικών χημικών ενώσεων μπορεί να παρεμβληθεί άμεσα μεταξύ των φύλλων του καολινίτη με αποτέλεσμα την αύξηση της διαφυλλικής απόστασης και την διαστολή της δομής σε ~10-14 Å. Η μεταβολή αυτή αποδεικνύεται κυρίως με XRD, είναι όμως έμμεσα αναγνωρίσιμη και μέσω της δονητικής φασματοσκοπίας. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε η παρεμβολή μορίων Ν-μεθυλοφορμαμιδίου (NMF) στον καολινίτη με τεχνικές φασματοσκοπίας υπερύθρου. Η παρεμβολή επιφέρει σημαντικές αλλαγές στη δομή του NMF (λόγω άρσης διαμοριακών αλληλεπιδράσεων) αλλά και στα ΟΗ της εσωτερικής επιφάνειας του καολινίτη. Οι τελευταίες έγιναν καλύτερα διακριτές μέσω της δευτερίωσης του δείγματος. H κινητική της παρεμβολής σε μείγματα καολινίτη/NMF μελετήθηκε αξιοποιώντας την ένταση χαρακτηριστικών ταινιών του ενσωματωμένου NMF στο εγγύς υπέρυθρο (όπως η ταινία 2νΝΗ στους ~6700 cm-1) και βρέθηκε να ακολουθεί σιγμοειδή συμπεριφορά. Αντίστοιχα, μελετήθηκαν οι κινητικές της παρεμβολής μειγμάτων καολινίτη/NMF/H2O, για διαφορετικές αναλογίες NMF-H2O, όπου εντοπίστηκε μη μονοτονική επίδραση του μοριακού κλάσματος του νερού στην ταχύτητα της αντίδρασης. Τέλος, από τα αποτελέσματα της θερμοβαρυτικής ανάλυσης υπολογίστηκε ότι σε ισορροπία με υγρό NMF η παρεμβολή δεν ξεπερνά το 74% της θεωρητικής στοιχειομετρίας που αντιστοιχεί σε 2 μόρια NMF/κυψελίδα. Έκθεση μίας εβδομάδας στην ατμόσφαιρα (σε 40 oC) συνεπάγεται απώλεια NMF και ποσοστά ενσωμάτωσης ~63±6%.	el
heal.abstract	Kaolinite is a 1:1 clay mineral with a Al2Si2O5(OH)4 chemical composition. Its structure can be described as a stack of asymmetric layers held together by H-bonds every 7.1-7.2 Å. A limited number of organic chemical compounds are known to intercalate directly between the layers of kaolinite and expand its d-spacing to ~10-14 Å. Thus, intercalation is clearly observed by X-ray diffraction (XRD). It is also identifiable through vibrational spectroscopy, albeit indirectly. The present research is focused at the infrared spectroscopic study of the intercalation of kaolinite with Ν-methylformamide (NMF). Intercalation causes significant changes in the structure of NMF (due to the removal of intermolecular interactions) as well as in the internal surface OH of kaolinite. The latter are best observed by deuterating the sample following intercalation. The kinetics of kaolinite/NMF intercalation, investigated by near-infrared spectroscopy using as probe the intensity of the 2νNH mode of intercalated NMF, demonstrate sigmoidal behavior. A non monotonic effect on reaction rate is observed while studying the kinetics of ternary kaolinite/NMF/H2O systems with different molecular fractions of water. Τhe theoretical stoichiometry of the kaolinite/NMF intercalate is 2 molecules /u.c. Thermogravimetric analysis indicates that the intercalation of kaolinite in equilibrium with liquid NMF is ~74% of the theoretical stoichiometry which is dropping to o ~63±6% upon drying and exposure to the atmosphere for 1 week at 40 C.	en
heal.advisorName	Χρυσικός, Γεώργιος	el
heal.advisorName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής & Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	61 σ.
heal.fullTextAvailability	true