Search

U ovoj tezi po prvi put su sintetisani kompoziti MOF-5, tipičnog predstavnika metalo-organskih mrežnih struktura (MOF), i polianilina (PANI), jednog od najvažnijih elektroprovodnih polimera. MOF-5 je mikroporozni, kristalni, elektroneprovodan materijal, velike specifične površine i poroznosti, koji se sastoji od Zn4O jedinica povezanih 1,4-benzendikarboksilatnim linkerima. PANI je konjugovani polimer koji egzistira u različitim kiselinsko-baznim i redoks oblicima i pokazuje visoku električnu provodljivost, ali ima malu specifičnu površinu. U prvom delu teze razvijena je efikasna sinteza čiste faze MOF-5, bazirana na korišćenju anhidrovanog cink acetata kao prekursora. Dodavanjem vode za in situ formiranje različitih cink acetata hidrata i karakterizacijom produkata nađeno je da optimalna količina vode za sintezu čistog kubičnog MOF-5 iznosi 0,250,5 molova vode po molu Zn2+. MOF-5 sintetisan pri molskom odnosu H2O/Zn2+ = 0,5 pokazivao je najveću specifičnu površinu SBET (1937 m2g1) i korišćen je za sinteze kompozita. PANI je sintetisan oksidativnom polimerizacijom anilina u prisustvu HCl i bez dodate kiseline. Kompoziti su okarakterisani brojnim fizičkohemijskim tehnikama. Sintetičkim postupkom, u kome je neprovodni oblik PANI rastvoren u DMF mešan sa MOF-5 u različitim masenim odnosima, dobijeni su mikroporozni kompoziti veoma velike SBET (najveća 2700 m2g1) i niske električne provodljivosti. Postupkom mehaničko-hemijske sinteze, u kome su elektroprovodni oblik PANI i MOF-5 mehanički sitnjeni u različitim masenim odnosima u prisustvu male količine hloroforma, dobijeni su mikroporozni kompoziti koji su pokazivali i elektroprovodljivost (najveća 1,0103 Scm1) i velike SBET (najveća 850 m2g-1). Kompoziti MOF-5/PANI predstavljaju obećavajuće kandidate za niz primena. In this thesis, for the first time, composites of MOF-5, a typical representative of metal-organic network structures (MOF), and polyaniline (PANI), one of the most important electrically conductive polymers, were synthesized. MOF-5 is a microporous, crystalline, non-conductive material, with a large specific surface area and porosity, consisting of Zn4O units connected by 1,4-benzenedicarboxylate linkers. PANI is a conjugated polymer that exist in various acid-base and redox forms and exhibits high electrical conductivity, but has small specific surface. In the first part of the thesis, efficient synthesis of pure phase MOF-5 was developed, based on the use of anhydrous zinc acetate as a precursor. By adding water for in situ formation of various zinc acetate hydrates and by characterization of the products it was found that the optimal amount of water for the synthesis of pure cubic MOF-5 is 0.250.5 moles of water per mole of Zn2+. MOF-5 synthesized at the H2O / Zn2+ = 0.5 molar ratio showed the highest specific surface area SBET of 1937 m2g-1 and was used for composite syntheses. PANI was synthesized by the oxidative polymerization of aniline in the presence of HCl and without added acid. Composites are characterized by a number of physicochemical techniques. Synthetic process in which the non-conductive form of PANI dissolved in DMF was mixed with MOF-5 in different mass ratios led to microporous composites of very high SBET (maximum 2700 m2g1) and low electrical conductivity. The process of mechano-chemical synthesis, in which the conductive form PANI and MOF-5 were mechanically crushed in different mass ratios in the presence of a small amount of chloroform, led to microporous composites that showed both electrical conductivity (maximum 1.0 103 Scm1) and large values of SBET (maximum 850 m2g-1). MOF-5/PANI composites are promising candidates for a range of applications.

Iako je Ni/SiO2 katalizator u upotrebi dugi niz godina on je i danas jedan od najispitivanijih katalizatora. Istraživanja su orjentisana uglavnom na poboljšanje svojstava postojećih katalizatora. Kako je dijatomit, dominantan postojeći nosač ovog katalizatora, prirodan materijal njegove su rezerve ograničene. Osim toga dobijanje dijatomita je povezano sa znatnim negativnim uticajem na životnu sredinu. Zamena dijatomita nekim drugim silikatnim materijalom bila bi višestruko korisna: i u odnosu na cenu katalizatora i u odnosu na smanjenje uticaja njegove eksploatacije na životnu sredinu. Kao kandidati za zamenu dijatomita pojavljuju se dva silikatna materijala, koji se proizvode industrijski u velikim količinama i za koje su izvori sirovina praktično neograničeni – vodeno staklo i silika gel. Zbog toga je i cilj ove teze bio sinteza aktivnog Ni/SiO2 katalizatora za hidrogenizaciju biljnog ulja upotrebom ovih materijala kao potencijalnih zamenskih materijala za dijatomit. U ovu svrhu taložnim postupkom, pomoću Na2CO3, najpre su sintetisani prekursori katalizatora. U svim sintezama kao promotor je korišten magnezijum uz molski odnos prema niklu 1:10. Primenjenim postupkom sinteze ispitivani su uticaji različitih molskih odnosa Ni:Si, vremena starenja, temperature sinteze i sredstva za ispiranje na fizičko-hemijske karakteristike prekursora. Za temperaturu sinteze od 90 ºC i vremena starenja od 0,5 h, inicijalni molski odnosi Ni: Si iznosili su 0,10, 0,30, 0,75, 0,87, 1,50 i 10,00. Za odabrane molske odnose ove serije (0,10 do 0,87) sintetisani su prekursori postupkom produženog vremena starenja tokom 24 i 170 h. Za molski odnos Ni:Si = 0,87, vreme starenja od 0,5 h i temperature sinteze 37, 60, 90 i 100 ºC, sintetisane su dve serije prekursora. Jedna u kojoj je kao sredstvo za ispiranje korištena voda i druga, u kojoj je u poslednjoj etapi sinteze talog ispiran metanolom... Although Ni / SiO2 catalyst is in use for many years, it is still one of the most investigated catalysts. Researches are mostly focused on the improvement of the properties of existing catalysts. Reserves diatomits, which is used as the existing support, are limited because it is a natural material. Besides that, diatomite production is associated with a significant negative impact on the environment. Replacement of the diatomite with other silicate material could be highly beneficial, taking into account the cost of the catalyst and the reduction of the negative environmental impact. Two silicate materials could be promissing candidates for the replacement of diatomite. Those are water glass and silica gel, materials that are produced industrially in large quantities and for which there is practicaly unlimited sources of raw materials. Therefore, the aim of this thesis was the synthesis of the active Ni / SiO2 catalyst for the hydrogenation of vegetable oils, using these materials as potential replacement material for diatomite. For this purpose, catalyst precursors were synthesized, using precipitation procedure with Na2CO3. In all synthesized samples, magnesium was used as premotor, in molar ratio towards nickel 1:10, respectively...

Iako je Ni/SiO2 katalizator u upotrebi dugi niz godina on je i danas jedan odnajispitivanijih katalizatora. Istraživanja su orjentisana uglavnom na poboljšanje svojstavapostojećih katalizatora. Kako je dijatomit, dominantan postojeći nosač ovog katalizatora,prirodan materijal njegove su rezerve ograničene. Osim toga dobijanje dijatomita je povezanosa znatnim negativnim uticajem na životnu sredinu. Zamena dijatomita nekim drugimsilikatnim materijalom bila bi višestruko korisna: i u odnosu na cenu katalizatora i u odnosuna smanjenje uticaja njegove eksploatacije na životnu sredinu. Kao kandidati za zamenudijatomita pojavljuju se dva silikatna materijala, koji se proizvode industrijski u velikimkoličinama i za koje su izvori sirovina praktično neograničeni – vodeno staklo i silika gel.Zbog toga je i cilj ove teze bio sinteza aktivnog Ni/SiO2 katalizatora za hidrogenizacijubiljnog ulja upotrebom ovih materijala kao potencijalnih zamenskih materijala za dijatomit.U ovu svrhu taložnim postupkom, pomoću Na2CO3, najpre su sintetisani prekursorikatalizatora. U svim sintezama kao promotor je korišten magnezijum uz molski odnos premaniklu 1:10.Primenjenim postupkom sinteze ispitivani su uticaji različitih molskih odnosa Ni:Si,vremena starenja, temperature sinteze i sredstva za ispiranje na fizičko-hemijskekarakteristike prekursora.Za temperaturu sinteze od 90 ºC i vremena starenja od 0,5 h, inicijalni molski odnosi Ni: Siiznosili su 0,10, 0,30, 0,75, 0,87, 1,50 i 10,00. Za odabrane molske odnose ove serije (0,10 do0,87) sintetisani su prekursori postupkom produženog vremena starenja tokom 24 i 170 h.Za molski odnos Ni:Si = 0,87, vreme starenja od 0,5 h i temperature sinteze 37, 60, 90 i100 ºC, sintetisane su dve serije prekursora. Jedna u kojoj je kao sredstvo za ispiranjekorištena voda i druga, u kojoj je u poslednjoj etapi sinteze talog ispiran metanolom... Although Ni / SiO2 catalyst is in use for many years, it is still one of the most investigatedcatalysts. Researches are mostly focused on the improvement of the properties of existingcatalysts. Reserves diatomits, which is used as the existing support, are limited because it is anatural material. Besides that, diatomite production is associated with a significant negativeimpact on the environment. Replacement of the diatomite with other silicate material could behighly beneficial, taking into account the cost of the catalyst and the reduction of the negativeenvironmental impact. Two silicate materials could be promissing candidates for thereplacement of diatomite. Those are water glass and silica gel, materials that are producedindustrially in large quantities and for which there is practicaly unlimited sources of rawmaterials. Therefore, the aim of this thesis was the synthesis of the active Ni / SiO2 catalyst forthe hydrogenation of vegetable oils, using these materials as potential replacement materialfor diatomite.For this purpose, catalyst precursors were synthesized, using precipitation procedure withNa2CO3. In all synthesized samples, magnesium was used as premotor, in molar ratio towardsnickel 1:10, respectively...

Istraživanja u ovoj doktorskoj disertaciji obuhvataju: sinteze nanostruktura polianilina (PANI) oksidativnom hemijskom polimerizacijom anilina (ANI) sa amonijum peroksidisulfatom (APS) u razliĉitim sistemima bez dodatka kiseline i templata, u uslovima opadajućeg pH, karakterizaciju sintetisanih PANI razliĉitim fiziĉkohemijskim metodama i prouĉavanje mehanizma sinteze i formiranja PANI nanostruktura u ispitivanim sistemima. Sinteze PANI su uraĊene korišćenjem jednostavnih, ekonomiĉnih i ekološki prihvatljivih procedura i supstancija. Akcenat je bio na korišćenju što manjeg broja hemikalija za odgovarajuće sintetiĉke procedure. Pored oksidacionog sredstva (APS) i monomera (ANI), u reakcione sisteme su ukljuĉeni razliĉiti organski rastvaraĉi, hidrolizovani kolagen (biološki materijal), ili FeSO4 (katalizator). Idealan molski odnos APS i ANI od 1,25 za sintezu elektroprovodnog oblika PANI, emeraldin soli, je upotrebljen u svim sintezama. Varirani su sledeći uslovi: poĉetna pH vrednost, dužina trajanja sinteze, uslovi mešanja reakcione smeše i organski rastvaraĉi. Rezultati dobijeni u okviru ove doktroske teze se mogu podeliti u sledećih pet celina: 1) Oksidacija ANI vršena je pomoću APS u sistemima bez dodatka kiseline i templata u kojima su koncentracije oba reaktanta bile niske (CANI = 0,02 i 0,05 M). Reakcija je praćena merenjem temperature i pH. Karakteristike polimerizacije i sintetisanih PANI uporeĊivane su sa analognim sintezama u koncentrovanim sistemima (CANI = 0,1 i 0,2 M). Skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) je utvrĊeno da se nanostrukturni PANI sulfat/hidrogen sulfat, sintetisan pri niskim koncentracijama reaktanata, sastoji od mreže nanoštapića i nanogranula. Molekulska struktura sintetisanih i dedopiranih PANI uzoraka, ispitivana elementarnom analizom, infracrvenom spektroskopijom sa furijeovom transformacijom (FTIR), ramanskom, ultraljubiĉastom-vidljivom (UV-Vis) i elektronskom paramagnetnom rezonantnom (EPR) spektroskopijom, je znaĉajno drugaĉija u poreĊenju sa molekulskom strukturom nanostrukturnih PANI sulfata/hidrogen sulfata sintetisanih u koncentrovanim... The research in this Ph.D. thesis includes: synthesis of nanostructured polyaniline (PANI) by the chemical oxidative polymerization of aniline (ANI) with ammonium peroxydisulfate (APS) in different systems with the use of dopant-free template-free falling-pH method, characterization of the synthesized PANI by various physicochemical methods and the study of the mechanism of synthesis and the formation of PANI nanostructures in investigated systems. Syntheses of PANI were performed using simple, cost-effective and environmentally friendly procedures and substances. The emphasis was on using not as many chemicals for the proper synthetic procedure. Besides the oxidant (APS) and monomer (ANI), in the reaction mixtures were included various organic solvents, hydrolyzed collagen (a biological system) or FeSO4 (catalysator). The optimal molar ratio of the ANI and APS of 1.25 for the electroconductive emeraldin salt form of PANI syntheses was used in all synthetic procedures. The initial pH value, the length of the synthesis, stirring conditions of the reaction mixture and the organic solvents were varied. The results obtained within this thesis can be divided into the following five sections: 1) The oxidation of ANI with APS was conducted in diluted aqueous systems (CANI = 0,02 i 0,05 M) without added acid and template (dilute dopant-free template-free method). The reaction was monitored by measuring the temperature and pH. The characteristics of the polymerization and the synthesized PANI were compared to analog synthesis in concentrated systems (CANI = 0,1 i 0,2 M). Scanning electron microscopy (SEM) revealed that nanostructured PANI sulfate/hydrogen sulfate, synthesized in low concentration conditions, consists of a network of nanorods and nanogranules.The molecular structure of PANI sulfate/hydrogen sulfate prepared in diluted ANI solutions considerably different in comparison to the structure of PANI sulfate/hydrogen sulfate prepared in concentrated aqueous ANI was discovered by elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopic (FTIR), Raman, ultra-violet (UV–Vis) and electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopic studies. The...

Analizirano je dobijanje i svojstva biomorfne keramike dobijene od šest vrsta drveta. Izmerene su dimenzione promene i promene mase prilikom pirolize. Na osnovu promene mase prilikom pirolize određen je udeo silicijum-karbida u biomorfnoj keramici. Isprobano je deset mogućih sastava sola koji se koristi u postupku dobijanja biomorfne keramike, pri čemu je praćena brzina formiranja homogenog sola i geliranja. Karbotermalna redukcija je vršena na tri temperature, što je uticalo na sastav dobijenog materijala. Mehanička svojstva biomorfne keramike su analizirana preko određivanja kompresione i čvrstoće na savijanje u tri tačke u dva bitna pravca ovog anizotropnog materijala. Ultrazvučnom metodom je određen modul elastičnosti u aksijalnom, radijalnom i tangencijalnom pravcu. Analizirane su promene koje kod biomorfne keramike izaziva pulsno lasersko zračenje. Difrakcijom X-zraka je određen sastav uzoraka dobijenih pod različitim uslovima. Mikrostruktura pirolizovanog drveta i biomorfne keramike je analizirana pomoću skening elektronskog mikroskopa. Koeficijent termičkog širenja keramike je dobijen pomoću dilatometrijskih merenja, a poroznost metodom živine porozimetrije. Synthesis and properties of biomorphic ceramic obtained from six different species of wood have been analyzed. Changes of dimensions and mass during pyrolysis have been measured. The content of silicon carbide in biomorphic ceramics has been estimated from mass reduction after calcination. The rates of preparation of biomorphic ceramic and gelation have been studied for ten compositions of sol. The influence of carbothermal reduction temperature on the composition of obtained ceramics has been analyzed. The mechanical properties of final material have been analyzed by compression and three point bending tests in two directions. Dynamic Young modulus of elasticity in axial, radial and tangential direction has been measured by ultrasonic pulse velocity testing. Interaction of pulse laser radiation with biomorphic ceramics has been also studied. Crystalline phases were identified by X-ray diffraction. The coefficient of thermal expansion has been measured by horizontal pushrod dilatometer. The pore size distribution has been determined by mercury intrusion porosimeter.