Исследование каталитических свойств полимерных комплексов (165834)

Посмотреть архив целиком

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ШАКАРИМА

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ХИМИИ И ЭКСПЕРТИЗЫ







Исследование каталитических свойств полимерных комплексов



Выпускная работа студента IV курса

группы Е-412 Говенко П.В.

Научный руководитель

Калияскарова Б.А.

Допущено к защите: « » 2008г

Зав. кафедрой химии к.х.н., доцент

Яшкарова М.Г







СЕМИПАЛАТИНСК-2008


РЕФЕРАТ


Дипломная работа содержит: страниц, рисунок, таблиц, приложений, список литературы включает наименований.

Тема: «Исследование каталитических свойств полимерных комплексов»

Объектом исследования является полимер ПВПД (поливинилпирролидон), являющийся полиоснованием.

Цель работы: получение новых металлполимерных комплексов, исследование их свойств и изучение возможности их практического применения в катализе.

Работа выполнена на кафедре химии и экспертизы Семипалатинского

Государственного университета имени Шакарима. В работе были использованы методы потенциометрического титрования и вискозиметрии.

1. Методами рН-метрического титрования и вискозиметрии обнаружено и доказано комплексообразование в системе поливинилпирролидон-Cd2+ и Co2+. Обнаружено, что поливинилпирролидон не образует комплексы с железом (II) в данных условиях.

2. Изучено влияние температуры на стабильность образовавшихся комплексов. Было выяснено, что повышение температуры ведет к повышению приведенной вязкости, что свидетельствует о деструкционных процессах полимер-металлических комплексов.

3. Изучено влияние состава растворителя на стабильность металлполимерных комплексов. Обнаружено, что комплекс ПВПД- Cd2+ почти не изменяет приведенной вязкости с увеличением объемных процентов спирта этилового С2Н5ОН, что указывает на его прочность к действию органических растворителей. С другой стороны, комплекс ПВПД-Со2+ сохраняет свои характеристики только в водной среде.

4. Изучена каталазная активность полимер-металлических комплексов, и выяснено, что растворы данных комплексов обладают малой каталазной активностью. Обнаружено, что наилучшим соотношением [металл]: [лиганд] является соотношение 1:1 и 1:4.



Содержание


Введение

Перечень сокращений, символов, обозначений

1. Теоретическая часть

    1. Полимерметаллические комплексы

1.2 Особенности полимер-металлических комплексов

    1. Применение полимер-металлических комплексов

1.4 Комплексы полимеров с простыми веществами и другими низкомолекулярными соединениями

    1. Классификация и виды полиэлектролитов

    2. Интерполиэлектролитные комплексы

    3. Лекарственные препараты на полимерной основе

    4. Образование ИПЭК

    5. Агломерация комплексообразующих молекул в растворах ИПЭК

    6. Катализ водорастворимыми комплексами полимер метал

2. Методическая часть

2.1 Получение и очистка исходных веществ

2.2 Методика проведенных экспериментов

3. Практическая часть

3.1 Результаты и обсуждения

Выводы

Список использованных источников литературы

Приложение



Введение


В последнее время наиболее интенсивно развиваются области исследований на стыке различных направлений, например, катализ полимерами, возникший благодаря взаимодействию таких разделов химии, как химия высокомолекулярных соединений, координационная химия, каталитическая химия. С помощью синтетических макромолекул можно конструировать полимерные катализаторы, работающие по принципу ферментов, которые приближаются к ним по активности и избирательности действия. В свою очередь, это позволило бы с большой эффективностью получать промышленно важные продукты в малых реакционных объемах и без существенных энергетических затрат. Также использование таких катализаторов могло бы привести к отказу от использования многих дорогостоящих катализаторов, таких, как платина, палладий и других. В решении важных проблем химической и нефтехимической отраслей промышленности большую роль могут сыграть каталитически активные металлокомплексы. В связи с этим резко возрастает актуальность данного направления вследствие резко возрастающего интереса к таким доступным источникам органического сырья, как нефть, природный газ. Однако применение катализаторов данного типа совершенно не ограничивается только данной областью применения. Синтез новых катализаторов типа металл : полимерный лиганд, лиганд : металл: лиганд, в сочетании с синтезом каталитически активных металлокомплексов, нанесенных на полимерные носители, открывает также огромную область их применения, начиная от простых реакций обмена в неорганической химии, и заканчивая сложнейшими превращениями веществ в биохимии. Данная работа и посвящена синтезу таких металлполимерных комплексов, а также исследованию их каталитических свойств.

Цель работы:

1) получение металлполимерных комплексов состава ПВПД: Cо2+, ПВПД: Fe2+, ПВПД: Cd2+.

2) исследование устойчивости и возможности существования металлполимерных комплексов состава ПВПД: Cо2+, ПВПД: Fe2+, ПВПД: Cd2+.

3) изучение влияния различных факторов (Т°, состав растворителя) на поведение комплексов ПВПД: Cо2+, ПВПД: Cd2+.

4) исследование каталитических свойств полученных металлполимерных комплексов.

Научная новизна темы:

Научная новизна данной работы в том, что до этого не проводилось исследований по получению данных металлполимерных комплексов, а также, соответственно, не проводилось изучение их каталитических свойств в растворах.

Достоверность полученных данных:

В работе использовались химически чистые реактивы, для некоторых была применена дополнительная очистка. Растворитель очищался бидистилляцией, и использовалась чистая и высушенная химическая посуда. Используемые методы (потенциометрическое титрование, вискозиметрия) очень чувствительны и точны к образованию металлполимерных комплексов, что доказано предыдущими исследованиями. Используемые приборы были предварительно настроены или градуированы (аналитические весы, иономер).

Практическая значимость:

Синтезированные металлполимерные комплексы могут быть использованы для дальнейших исследований их свойств применительно к конкретным реакциям.



Перечень сокращений, символов, обозначений


БАВ - биологически активное вещество

БПЭ – блокирующий полиэлектролит

ГЛБ - гидрофильно-липофильный баланс

ИПЭК - интерполиэлектролитные комплексы

ИЭТ - изоэлектрическая точка

ЛВ лекарственное вещество

ЛПЭ – лиофилизирующий полиэлектролит

ПАК – полиакриловая кислота

ПВПД - поли-N-винилпиролролидон

ПВПС - поливиниловый спирт

ПМАК – полиметилакриловая кислота

ПЭГполиэтиленгликоль

П4ВП - поли-4-винилпиридин

ТИПЭК - тройные интерполиэлектролитные комплексы

ЯМР – ядерный магнитный резонанс



1. Теоретическая часть


1.1 Полимерметаллические комплексы


Полимерметаллические комплексы образуются в результате взаимодействия между функциональными группами макромолекул и ионами переходным металлов (Cu2+, Cd2+, Zn2+, Ni2+, Co2+, Mg2+, Fe2+ и др.). Обычно связь между ионом металла и полимерным лигандом осуществляется посредством донорно-акцепторного взаимодействия с образованием координационной связи (хелатные комплексы) или замещением протона лиганда ионом металла с образованием ионной связи. Ионы металлов являются акцепторами; атомы O-, -N, -S, -F, -Cl полимерной цепи, предоставляющие пару электронов для образования связи, являются донорами. В низкомолекулярных комплексных соединениях обычно координационное число металла равно 4 или 6. В случае макромолекулярных лигандов могут образовываться координационные центры состава 1:1, 1:2, 1:3 или 1:4. Свободные вакансии координационной сферы ионов переходных металлов занимают молекулы растворителя или других низкомолекулярных веществ. Изменение конформации полимерного лиганда в процессе комплексообразования может значительно влиять на результаты расчетов координационного числа иона металла и константы устойчивости комплексов. Так, до сих пор остается открытым вопрос: имеет место ступенчатое образование комплекса полимер – металл или сразу образуется полимер-металлический комплекс с максимальным координационным числом?


1.2 Особенности полимер-металлических комплексов


Характерной особенностью комплексов полимер – металл в отличие от комплексов низкомолекулярный лиганд – металл является близость всех последовательных констант комплексообразования. Это связано с высокой локальной плотностью активных центров взаимодействия в полимерных цепях, т.е. «полимерный эффект» может играть значительную роль в образовании комплексов полимер – ион металла.

Комплексы полимер – ион металла в воде имеют компактную структуру, стабилизированную внутри- и межцепными координационными «сшивками», которые существенно изменяют размер клубка полилиганда. При добавлении к раствору поли-4-винилпиридина (П4ВП) в метаноле вязкость уменьшается, т.е. происходит сворачивание цепей П4ВП вследствие внутрицепного хелатирования. Сжатие макромолекул различно для разных ионов металла, т.е. структура полимер-металлического комплекса зависит от типа иона металла.

На устойчивость комплексов полимер – ион металла в растворе сильное влияние оказывают такие факторы как конформация и микроструктура полимерных лигандов, природа металлов, степень ионизации, природа противоионов (анионов) металлов, рН среды, ионная сила раствора, природа растворителя, температура, т.е. все те факторы, которые определяют конформационное состояние макромолекул в растворе и их гидродинамические характеристики. Многочисленные исследования систем полимер – металл посвящены установлению влияния этих факторов на свойства и структуру образующихся полимер-металлических комплексов.






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.