Вплив адсорбованого метану на стан води в міжчастинкових зазорах метилкремнезему АМ-1

В.В. Туров; Т.В. Крупська; Л.В. Зроль

doi:10.15407/dopovidi2024.01.064

Вплив адсорбованого метану на стан води в міжчастинкових зазорах метилкремнезему АМ-1

Автор(и)

В.В. Туров Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ, Україна
Т.В. Крупська Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ, Україна
Л.В. Зроль Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.01.064

Ключові слова:

метан, адсорбція, гідратованість, гідрофобний кремнезем, гідрати метану

Анотація

Методом низькотемпературної ¹Н ЯМР-спектроскопії досліджекно будову адсорбційних комплексів води в міжчастинкових зазорах гідрофобного порошку метилкремнезему АМ-1 і вплив асоційованості води на формування гідратів метану. Показано, що зі збільшенням тривалості механічного оброблення зразка метилкремнезему частка слабоасоційованої води збільшується за рахунок зменшення кількості сильноасоційованої води. Порівняно адсорбційну ємність метилкремнезему і гідратів метану. Висунуто припущення, що поряд з рухливими гідратами метану на міжфазній межі АМ-1 формується певна кількість гідратів метану клатратного типу. Вони утворюються в рідкій воді шляхом розчинення в ній газоподібного метану. Оскільки як вода, так і метан, що входять до складу клатратів, не спостерігаються в спектрах рідинного ЯМР, одним з пояснень зменшення інтенсивності вузького сигналу однієї з форм сильноасоційованої води (WAW2) зі зниженням температури може бути зростання за цих умов кількості клатратних форм адсорбованого метану.

Завантаження

Посилання

Yaminsky, V. V. & Vogler, E. A. (2001). Hydrophobic hydration. Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 6, pp. 342- 349. https://doi.org/10.1016/S1359-0294(01)00104-2

Chandler, D. (2005). Interfaces and the driving force of hydrophobic assembly. Nature, 437, pp. 640-647. https:// doi.org/10.1038/nature04162

Snyder, P. W., Lockett, M. R., Moustakas, D. T. & Whitesides, G. M. (2014). Is it the shape of the cavity, or the shape of the water in the cavity? Eur. Phys. J. Spec. Top., 223, pp. 853-889. https://doi.org/10.1140/epjst/e2013- 01818-y

Imai, T. & Hirata, F. (2005). Hydrophobic effects on partial molar volume. J. Chem. Phys., 122, 094509. https:// doi.org/10.1063/1.1854626

Mao, W. L., Mao, H.-k., Goncharov, A. F., Struzhkin, V. V., Gou, Q., Hu, J., Shu, J., Hemley, R. J., Somayazulu, M.

& Zhao, Y. (2002). Hydrogen clusters in clathrate hydrate. Science, 297, pp. 2247-2249. https://doi.org/10.1126/ science.1075394

Chou, I.-M., Sharma, A., Burruss, R. C., Shu, J., Mao, H.-k., Hemley, R. J., Goncharov, A. F., Stern, L. A. & Kirby, S. H. (2000). Transformations in methane hydrates. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, pp. 13484-13487. https://doi.org/10.1073/pnas.250466497

Somayazulu, M., Shu, J., Zha, C.-s., Goncharov, A. F., Tschauner, O., Mao, H.-k. & Hemley, R. J. (2008). In situ high-pressure x-ray diffraction study of H2O ice VII. J. Chem. Phys., 128, 064510. https://doi.org/ 10.1063/1.2813890

Gun’ko, V. M., Turov, V. V. & Krupska, T. V. (2018). Interfacial behavior of methane and organic solvents with low freezing points upon interaction with hydrophilic and hydrophobic nanosilicas. Him. Fiz. Tehnol. Pover- hni, 9, No. 2, pp. 107-123. https://doi.org/10.15407/hftp09.02.107

Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Krupska, T. V. & Pakhlov, E. M. (2017). Behavior of water and methane bound to hydrophilic and hydrophobic nanosilicas and their mixture. Chem. Phys. Lett., 690, pp. 25-30. https://doi. org/10.1016/j.cplett.2017.10.039

Pat. 105151 UA, IPC В01J 2/10, The method of compaction of nanosilica, Krupska, T. V., Turov, V. V., Barvinchenko, V. N., Filatova, K. O., Suvorova, L. A. & Kartel, M. T., Publ. 10.03.2016 (in Ukrainian).

Krupskaya, T. V., Turov, V. V., Barvinchenko, V. M., Filatova, K. O., Suvorova, L. A., Iraci, G. & Kartel, M. T. (2017). Influence of the “wetting—drying” compaction on the adsorptive characteristics of nanosilica A-300. Adsorp. Sci. Technol., 36, pp. 300-310. https://doi.org/10.1177/0263617417691768

Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Pakhlov, E. M., Krupska, T. V. & Charmas, B. (2018). Effect of water content on the characteristics of hydro-compacted nanosilica. Appl. Surf. Sci., 459, pp. 171-178. https://doi.org/10.1016/j. apsusc.2018.07.213

Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Krupska, T. V. & Pakhlov, E. M. (2017). Behavior of water and methane bound to hydrophilic and hydrophobic nanosiliсas and their mixture. Chem. Phys. Lett., 690, pp. 25-30. https://doi. org/10.1016/j.cplett.2017.10.039

Gun’ko, V. M. & Turov, V. V. (2013). Nuclear magnetic resonance studies of interfacial phenomena. Boca Raton: CRC Press. https://doi.org/10.1201/b14202

Turov, V. V. & Gun’ko, V. M. (2011). Clustered water and ways of its use. Kiev: Naukova Dumka (in Russian).

Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Bogatyrev, V. M., Zarko, V. I., Leboda, R., Goncharuk, E. V., Novza, A. A., Turov, A. V. & Chuiko, A. A. (2005). Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic interfaces. Adv. Colloid Inter- face Sci., 118, pp. 125-172. https://doi.org/10.1016/j.cis.2005.07.003

##submission.downloads##

Опубліковано

27.02.2024

Як цитувати

Туров, В., Крупська, Т., & Зроль, Л. (2024). Вплив адсорбованого метану на стан води в міжчастинкових зазорах метилкремнезему АМ-1. Доповіді Національної академії наук України, (1), 64–72. https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.01.064