Ин таҳқиқот таҷзияи гармии сополимери Pluronic P123-ро, ки ҳамчун қолаби сӯрохӣ дар истеҳсоли кремнеземи тартибёфтаи мезосӯрохии SBA-15 истифода мешавад, ба таври низомманд меомӯзад. Муҳаққиқон P123-и соф ва P123-еро, ки пас аз синтез дар дохили каналҳои SBA-15 ҷой дорад, дар атмосфераҳои азот ва ҳавои синтетикӣ, бо миқдорҳои гуногуни намуна ва суръатҳои гармкунии 5–35 °C дақиқа⁻¹ тавассути таҳлили термогравиметрӣ ва калориметрияи сканкунии дифференсиалӣ муқоиса кардаанд.

Дар атмосфераи азот P123-и соф тақрибан дар 300–430 °C асосан тавассути як раванди эндотермӣ таҷзия шудааст. Вақте миқдори намуна аз тақрибан 0,6 mg то 15 mg зиёд карда шуд, дар ҳарорати қулла танҳо тақрибан 6 °C тағйир мушоҳида гардид. Вақте P123 дар сохтори калсинатсиянашудаи SBA-15 қарор дошт, таъсири миқдори намуна боз ҳам хеле кам боқӣ монд; аммо дар тарафи ҳарорати баланди қуллаи асосии таҷзия думи намоён ба вуҷуд омад. Муҳаққиқон раванди асосиро ба P123 дар мезосӯрохиҳо ва думи ҳарорати баландро ба қисми P123, ки бо микросӯрохиҳои деворҳои кремнезем қавитар ҳамкорӣ мекунад, нисбат додаанд.

Ҳангоми аз 5 то 35 °C дақиқа⁻¹ зиёд кардани суръати гармкунӣ зери азот, ҳарорати қуллаи DTG-и P123-и соф аз 360 то 388 °C ва ҳарорати қуллаи SBA-15-и калсинатсиянашудаи дорои P123 аз 344 то 380 °C боло рафтааст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки ҳангоми гармкунии тез барои расидани намуна ба ҳамон дараҷаи табдил ҳарорати баландтари дастгоҳ лозим мешавад.

Дар атмосфераи ҳаво рафтор пурра тағйир ёфт. Намунаи хурдтарини P123-и соф бо тақрибан 0,4 mg дар тақрибан 203 °C як раванди ягона ва пурқуввати оксидшавиро нишон дод. Бо зиёд шудани миқдори намуна, илова бар оксидшавии сатҳӣ дар тақрибан 205–215 °C, раванди дуюми васеъе ба вуҷуд омад, ки ба ҳароратҳои баландтар мекӯчид. Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки қабати карбонӣ ё зичи пасмондае, ки аз оксидшавии аввал ба вуҷуд меояд, расидани оксиген ба P123 дар қисми дохилии тигелро ба таъхир меандозад.

Вақте P123 дар дохили сохтори SBA-15 қарор дошт, самти таъсири миқдори намуна дар атмосфераи ҳаво баръакс шуд. Дар миқдори камтарин раванди асосӣ тақрибан дар 203 °C дида шуд, аммо бо калон шудани намуна ҳарорати таҷзия то тақрибан 168 °C паст гардид. Муҳаққиқон ин натиҷаро бо таъсири эҳтимолии каталитикии кремнезем, интиқоли оксиген ба интерфейси P123–кремнезем, хусусияти сахт экзотермии реаксия ва нигоҳ доштани гармии маҳаллӣ аз ҷониби сохтори мезосӯрохӣ шарҳ медиҳанд.

Дар атмосфераи ҳаво таъсири суръати гармкунӣ ба P123-и соф тақрибан 50 °C кӯчиши қулларо ба вуҷуд овард, дар ҳоле ки дар SBA-15-и дорои P123 ин кӯчиш танҳо тақрибан 10 °C буд. Ин нишон медиҳад, ки ҳамкориҳои оксидшавӣ ва экзотермӣ дар дохили SBA-15 метавонанд аз таъсири классикии суръати гармкунӣ бартарӣ пайдо кунанд.

Дараҷаи тамоси байни P123 ва SBA-15 низ ҳалкунанда баромад. P123-и соф ҳарорати баландтарини таҷзияро нишон дод, омехтаи физикии хушк дар сатҳи миёна монд; намунае, ки P123 дар этанол ҳал шуда бо SBA-15 омехта шудааст, ва SBA-15-и калсинатсиянашуда, ки ҳангоми синтез P123 бевосита дар каналҳои кремнезем ҷойгир шудааст, ҳароратҳои пасттари таҷзияро нишон доданд. Ба ибораи дигар, ҳар қадар тамоси P123 бо кремнезем наздиктар бошад, хориҷшавии оксидшавӣ дар ҳаво дар ҳарорати пасттар оғоз мешавад.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Натиҷаҳо метавонанд барои бехатарии раванд ва беҳсозии энергия дар лабораторияҳои таҳқиқотие истифода шаванд, ки SBA-15 ё кремнеземҳои монанди мезосӯрохиро барои носандаҳои катализатор, адсорбентҳо, сенсорҳои газ, маводи ҷудокунӣ, системаҳои интиқоли дору ва маводи поксозии муҳити зист истеҳсол мекунанд. Он махсусан нишон медиҳад, ки боркунии намуна, ҷараёни оксиген, барномаи гармкунӣ ва ғафсии қабат дар дохили танӯр бояд якҷоя назорат карда шаванд.

Пеш аз гузариш аз миқёси лабораторӣ ба миқёси пилотӣ ё саноатӣ дар Туркия, бояд профилҳои ҳарорат дар геометрияҳои гуногуни танӯр, суръатҳои ҷараёни газ ва баландии қабатҳои мавод чен карда шаванд; газҳои хориҷшаванда таҳлил шаванд; миқдори карбони боқимонда, кушодагии сӯрохҳо ва масоҳати ниҳоии сатҳ тасдиқ карда шаванд. Таҳқиқоти мавҷуда барои як танӯри мушаххаси тиҷоратӣ ҳарорати мустақими оптималии калсинатсия ё фоизи сарфаи энергия пешниҳод намекунад.

SBA-15 чист ва чаро P123 истифода мешавад?

SBA-15 маводи кремнеземии мезосӯрохӣ мебошад, ки каналҳои силиндрӣ ва тартибёфтаи тақрибан шашкунҷа дорад. Мезосӯрохиҳо сӯрохиҳое мебошанд, ки диаметрашон тақрибан 2–50 nm аст. Бо сабаби масоҳати баланди сатҳ ва сохтори танзимшавандаи канал, SBA-15 дар чунин соҳаҳо истифода мешавад;

• катализи гетерогенӣ,
• адсорбсияи газ ва моеъ,
• ҷудокунии молекулавӣ,
• системаҳои интиқоли дору,
• сенсорҳои газ,
• хориҷ кардани ифлоскунандаҳои муҳити зист

.

Каналҳои тартибёфтаи SBA-15 мустақиман ҳамчун холигӣ синтез намешаванд. Молекулаҳои сатҳфаъол ё амфифилӣ дар маҳлули синтез аввал худташкил шуда, қолаби муваққатии органикӣ месозанд. Пешгузаштаи кремнезем дар атрофи ин қолаб конденсатсия мешавад. Вақте қолаби органикӣ баъдан хориҷ карда мешавад, ҷойҳои ишғолкардаи он ба сӯрох табдил меёбанд.

Pluronic P123, ки дар ин таҳқиқот истифода шудааст:

\[ \mathrm{EO}_{20}\mathrm{PO}_{70}\mathrm{EO}_{20} \]

сополимери триблокӣ аз поли(этилен оксид)-поли(пропилен оксид)-поли(этилен оксид) мебошад. Блокҳои гидрофилии EO ва блоки нисбатан гидрофобии PO ба ташаккули мицеллаҳо ва мезофазаҳои тартибёфта дар муҳити обии кислотӣ мусоидат мекунанд.

Чаро P123 бояд пас аз синтез хориҷ карда шавад?

Пас аз анҷоми синтез P123 ҳанӯз дар дохили каналҳои SBA-15 боқӣ мемонад. Агар қолаб хориҷ карда нашавад:

• сӯрохиҳо бо полимери органикӣ баста мемонанд,
• масоҳати сатҳи дастрас кам мешавад,
• сатҳи дохилии зарурӣ барои адсорбсия ва катализ истифода намешавад,
• диаметр ва ҳаҷми сӯрох аз арзиши воқеӣ камтар чен мешавад,
• равандҳои функсионализатсияи сатҳ маҳдуд мешаванд.

P123 метавонад бо экстраксияи ҳалкунанда, оксидшавӣ бо озон, моеъи суперкритикӣ, равандҳои бо микромавҷ ё усулҳои кандашавии пайванди кимиёвӣ хориҷ карда шавад. Бо вуҷуди ин, усули маъмултарин калсинатсияи мавод дар ҳаво тақрибан дар 500–550 °C барои чанд соат аст.

Дар таҳқиқот кадом холигии дониш ҳадаф қарор гирифтааст?

Дар таҳқиқоти қаблӣ барои ҳарорати таҷзияи P123 арзишҳои хеле гуногун гузориш шудаанд. Барои P123-и соф, P123-и ба гели кремнезем воридшуда ва P123 дар SBA-15-и синтезшуда қуллаҳои DTG аз тақрибан 140 °C то зиёда аз 400 °C фарқ мекунанд.

Сабабҳои эҳтимолии ин фарқиятҳо:

• истифодаи атмосфераи ҳаво ё азот,
• фарқ кардани суръати гармкунӣ,
• нишон надодани миқдори намуна,
• тағйирёбии ғафсии намуна дар тигел,
• дараҷаи тамоси P123 ва кремнезем,
• ҷойгиршавии P123 дар мезосӯрох ё микросӯрох,
• тағйирёбии пешгузаштаи кремнезем ва шароити синтез.

Муҳаққиқон таъкид мекунанд, ки аксари таҷрибаҳои адабиёт танҳо дар як шароит иҷро шудаанд, бинобар ин натиҷаҳоро мустақим муқоиса кардан мумкин нест. Навоварии таҳқиқот дар он аст, ки ин тағйирёбандаҳо дар як системаи таҷрибавӣ ба таври низомманд иваз шудаанд.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосиро чунин ҷамъбаст кардан мумкин аст:

Ҳарорати таҷзия ва оксидшавии P123 ҳангоми тағйир додани атмосфера, миқдори намуна, суръати гармкунӣ ва дараҷаи тамос бо SBA-15 чӣ гуна тағйир меёбад?

Вобаста ба ин савол муҳаққиқон чунин саволҳои зерро омӯхтаанд:

• Оё таҷзияи P123-и соф зери азот ба миқдори намуна вобаста аст?
• Оё каналҳои SBA-15 таҷзияи P123-ро зери азот тағйир медиҳанд?
• Чаро дар ҳузури оксиген миқдори намуна ба P123-и соф ва SBA-15-и дорои P123 таъсири баръакс мерасонад?
• Оё кӯчиши қулла аз сабаби суръати гармкунӣ дар ҳузури кремнезем кам мешавад?
• Тамоси наздики P123 бо кремнезем оксидшавиро ба кадом самт тағйир медиҳад?

SBA-15 чӣ гуна синтез шудааст?

Дар синтез 4 g Pluronic P123 дар 30 cm³ об ҳал ва ба 120 g маҳлули 2 M HCl илова шудааст. Пас аз як соат омехта кардан, 8,5 g тетраэтил ортосиликат илова шудааст.

Барномаи синтез чунин аст:

1. Омода кардани маҳлули P123, об ва кислота,
2. пас аз иловаи TEOS дар 38 °C барои 24 соат омехта кардан,
3. омехтаро дар 80 °C барои 24 соат бе омехтакунӣ пир кардан,
4. ҷисми сафедро филтр кардан,
5. бо оби дистиллятшуда се ё чор маротиба шустан,
6. дар 80 °C барои 24 соат дар ҳаво хушк кардан.

Маводи дар ин марҳила гирифташуда SBA-15-и калсинатсиянашуда ё бо ихтисораи таҳқиқот USBA мебошад. P123 ҳанӯз дар сохтори сӯрохии мавод ҷой дорад ва қабул шудааст, ки тақрибан %50 массаи USBA-ро ташкил медиҳад.

Намунаҳои SBA-15, ки барои тавсиф истифода шуданд, бо суръати тақрибан 5 °C дақиқа⁻¹ то 550 °C гарм карда шуда, дар ин ҳарорат панҷ соат нигоҳ дошта ва тақрибан 15 соат сард карда шудаанд.

Дараҷаи тамоси P123–SBA-15 чӣ гуна тағйир дода шуд?

Барои ҷудо кардани таъсири тамос се тартиби гуногун омӯхта шуд:

1. Омехтаи физикӣ: P123-и соф бо SBA-15-и пешакӣ калсинатсияшуда тақрибан бо таносуби 50/50 ба шакли хушк омехта шудааст.
2. Омехтаи аз маҳлул омодашуда: P123 дар этанол ҳал карда, SBA-15-и калсинатсияшуда илова, омехта ва ҳалкунанда дар ҳарорати хона хориҷ карда шудааст.
3. SBA-15-и калсинатсиянашуда: P123 ҳангоми синтез мустақиман дар ташаккули мезосохтори кремнезем иштирок карда, ба каналҳо ва деворҳои кремнезем хеле наздик ҷойгир шудааст.

Омехтаи физикӣ сатҳи пасттарин, омехтаи аз маҳлул омодашуда сатҳи баландтар ва USBA сатҳи зичтарин ва сохтории тамосро ифода мекунад.

Кадом дастгоҳҳои таҳлил истифода шудаанд?

Таҳлилҳои гармӣ дар дастгоҳи Mettler Toledo TGA/DSC 1 STAR анҷом дода шудаанд. Суръати ҷараёни газ барои азот ва ҳавои синтетикӣ 80 cm³ дақиқа⁻¹ муқаррар шудааст.

Ҳар таҷрибаи гармӣ аз се марҳила иборат аст:

1. панҷ дақиқа нигоҳдории изотермӣ дар 25 °C,
2. гармкунии динамикӣ аз 25–850 °C бо суръати 5, 10, 20 ё 35 °C дақиқа⁻¹,
3. 20 дақиқа нигоҳдории изотермӣ дар 850 °C.

Таҳлили сӯрохҳо бо дастгоҳи адсорбсияи гази iQ2 анҷом дода шуда, намуна пеш аз ченкунӣ дар 250 °C барои чор соат зери вакууми баланд дегазатсия шудааст. Морфология бо микроскопи электронии сканкунии Hitachi S3000N бо энергияи электронии 20 kV омӯхта шудааст. Сохтори тартибёфтаи сӯрох бо дифраксияи рентгении кунҷи паст арзёбӣ шудааст.

Чаро каҷҳои термогравиметрӣ нормализатсия шудаанд?

Намунаҳои P123-и соф ва USBA аз ҷиҳати намӣ, хокистар ва миқдори пасмондаи ниҳоӣ яксон нестанд. Барои он ки ин фарқиятҳо муқоисаи каҷҳоро халалдор накунанд, муҳаққиқон массаи болотар аз 150 °C-ро бо ифодаи зерин нормализатсия карданд:

\[ m_{\mathrm{norm}}(T)= \frac{w_T-w_{\mathrm{final}}} {w_{150}-w_{\mathrm{final}}} \]

Дар ин ҷо:

• \(w_T\), массаи ченшуда дар ҳар ҳарорати болотар аз 150 °C,
• \(w_{\mathrm{final}}\), массаи пасмонда дар охири таҷриба,
• \(w_{150}\), масса дар 150 °C

мебошад.

Ин нормализатсия нуқтаҳои оғоз ва анҷоми қисми органикии таҷзияшавандаро ба як миқёс меорад. Аммо майдони қуллаҳо дар каҷҳои нормализатсияшудаи DTG набояд мустақиман ҳамчун миқдори мутлақи массаи таҷзияшаванда шарҳ дода шавад. Азбаски майдони умумии ҳар каҷи нормализатсияшуда тақрибан яксон аст, баландии қулла нишон медиҳад, ки раванд то чӣ андоза тез ва дар кадом фосилаи ҳароратӣ сурат мегирад.

Сохтори сӯрохии SBA-15-и синтезшуда чӣ гуна аст?

Дар Шакли 1-и саҳифаи 18. файли таҳқиқот изотермаи адсорбсия-десорбсияи азот оварда шудааст. Каҷ рафтори Навъи IV ва ҳалқаи гистерезиси Навъи H1-ро нишон медиҳад. Ин шакл бо сохтори SBA-15, ки дорои мезосӯрохиҳои тартибёфта ва асосан силиндрӣ мебошад, мувофиқ аст.

Ҳаҷми азоти адсорбшуда вақте фишори нисбӣ \(P/P_0\) аз тақрибан 0,6 зиёд мешавад, босуръат меафзояд. Гистерезис байни шохаҳои адсорбсия ва десорбсия аз он ба вуҷуд меояд, ки роҳҳои пуршавӣ ва холишавии сӯрохиҳо яксон нестанд.

Ин арзишҳо дастгирӣ мекунанд, ки сохтори кремнеземии мезосӯрохии дорои масоҳати баланди сатҳ бо муваффақият синтез шудааст.

Тасвирҳои SEM чиро нишон медиҳанд?

Дар Шакли 2-и саҳифаи 19. тасвирҳои SEM дар ду бузургкунии гуногун мавҷуданд. Дар бузургкунии паст дида мешавад, ки мавод аз зарраҳои дароз, нахмонанд ё дастамонанд иборат аст. Дар бузургкунии баландтар мушоҳида мешавад, ки ин зарраҳо сатҳи ноҳамвор доранд, ки аз пайвастани воҳидҳои нозуктари кремнезем ба вуҷуд омадааст.

Тасвири SEM диаметри 6 nm-и сӯрохҳоро мустақим ҳал намекунад. Саҳми асосии тасвир нишон додани макроморфологияи нахмонанди SBA-15-и синтезшуда мебошад. Андозаи мезосӯрох аз адсорбсияи азот ва тартиби сӯрох аз XRD-и кунҷи паст муайян шудааст.

Натиҷаи XRD-и кунҷи паст чӣ маъно дорад?

Дар Шакли 3-и саҳифаи 20. дар минтақаи тақрибан 0,5–2° 2θ се хусусияти дифраксия дида мешавад. Онҳо мутаносибан ба ҳамвориҳои (100), (110) ва (200) нисбат дода шудаанд.

Якҷоя дида шудани ин се бозтоб нишон медиҳад, ки тартиби дученакаи шашкунҷаи сӯрохҳо нигоҳ дошта шудааст. Натиҷаи XRD маънои онро надорад, ки кремнезем дар миқёси атомӣ кристаллӣ аст; SBA-15 одатан деворҳои аморфии кремнезем дорад, аммо ҷойгиршавии мезоскопии каналҳо тартибёфта мебошад.

P123-и соф зери азот чӣ гуна таҷзия шудааст?

Шакли 4-и саҳифаи 21. каҷҳои DTG-и намунаҳои P123-и софро бо миқдори тақрибан 0,6–15 mg ва суръати гармкунии 35 °C дақиқа⁻¹ нишон медиҳад. Каҷҳо дар тақрибан 300–430 °C як қуллаи асосиро ба вуҷуд меоранд.

Бо зиёд шудани миқдори намуна:

• шакли умумии қулла асосан нигоҳ дошта шудааст,
• ҳарорати қулла танҳо тақрибан 6 °C боло рафтааст,
• механизми дуюми ҷудогонаи таҷзия ошкор нашудааст.

Азбаски дар муҳити азот оксиген вуҷуд надорад, оксидшавии сатҳӣ ё сӯхтани қабатӣ вобаста ба диффузияи оксиген ба вуҷуд намеояд. Аз ин рӯ, таъсири миқдори намуна нисбат ба атмосфераи ҳаво хеле камтар аст.

Каҷҳои DSC-и P123-и соф зери азот чиро нишон медиҳанд?

Дар Шакли 5-и саҳифаи 22. қуллаҳои ба поён равонаи DSC дар атрофи тақрибан 400 °C дида мешаванд. Мувофиқи тартиби аломатгузории истифодаи таҳқиқот, ин қуллаҳо раванди эндотермиро нишон медиҳанд.

Бо зиёд шудани миқдори намуна:

• андозаи қуллаи ҷараёни гармӣ зиёд шудааст,
• байни майдони қулла ва массаи P123 муносибати тақрибан хаттӣ ба вуҷуд омадааст,
• ҳароратҳои қуллаи DSC ва DTG бо ҳам мувофиқ будаанд.

Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки талафи асосии масса зери азот бо кандашавии гармии занҷир, ки энергия талаб мекунад, ва ташаккули маҳсулоти бухоршаванда алоқаманд аст. Аммо шахсияти маҳсулоти бухоршаванда таҳлил нашудааст.

P123 дар дохили SBA-15 зери азот чӣ гуна рафтор кардааст?

Дар Шакли 6-и саҳифаи 23. каҷҳои DTG-и SBA-15-и калсинатсиянашуда зери азот оварда шудаанд. Қуллаҳои асосии миқдорҳои гуногуни намуна қариб пурра рӯйи ҳам меафтанд. Ин нишон медиҳад, ки миқдори намуна ба ҳарорати таҷзияи P123 дар дохили SBA-15 таъсири хеле кам дорад.

Аммо бар хилофи P123-и соф, дар тарафи ҳарорати баланди қулла думи дароз мавҷуд аст. Муҳаққиқон рафтори дуқисмаро чунин шарҳ медиҳанд:

• Қуллаи асосӣ: Қисми P123, ки дар мезосӯрохиҳои калонтар ва нисбатан дастрасии SBA-15 ҷойгир аст.
• Думи ҳарорати баланд: Занҷирҳои P123, ки ба микросӯрохиҳои деворҳои кремнезем ворид шудаанд ё бо гурӯҳҳои силанол қавитар ҳамкорӣ мекунанд.

Гарчанде ҳарорати асосии таҷзия аз P123-и соф каме пасттар аст, раванд ба фосилаи васеътари ҳарорат паҳн мешавад. Ин нишон медиҳад, ки мафҳумҳои “ҳарорати пасттари қуллаи асосӣ” ва “хориҷкунии пурраи қолаб” як чиз нестанд. Қисми асосии масса метавонад барвақт таҷзия шавад, аммо пасмондаҳои ба деворҳои кремнезем вобаста ҳарорати баландтар талаб мекунанд.

Рафтори DSC-и USBA зери азот

Дар Шакли 7-и саҳифаи 24. рафтори эндотермии DSC-и намунаҳои USBA дида мешавад. Ҳангоми муқоиса бо намунаҳои сополимери соф, ки миқдори монанди P123 доранд:

• ҷараёни гармӣ пасттар аст,
• қулла ба фосилаи васеътари ҳарорат паҳн шудааст,
• байни майдони қулла ва массаи тахминии P123 боз ҳам муносибати тақрибан хаттӣ вуҷуд дорад.

Ҷараёни гармии нисбатан паст бо паҳн шудани P123 дар сохтори кремнезем ва таҷзияи марҳилавӣ дар муҳитҳои гуногуни сӯрох алоқаманд карда шудааст. Дар таҳқиқот энталпияҳои миқдории таҷзия барои як воҳиди масса дода нашудаанд.

Таъсири суръати гармкунӣ зери азот

Шакли 8-и саҳифаи 25. P123-и соф ва USBA-ро дар суръатҳои 5 ва 35 °C дақиқа⁻¹ муқоиса мекунад.

Ҳангоми зиёд шудани суръати гармкунӣ ҳам ҳарорати дастгоҳ ва ҳам ҳарорати намуна босуръат боло мераванд. Азбаски вақти дастрас барои пешрафти реаксия кам мешавад, ҳамон сатҳи табдил дар ҳарорати ченшудаи баландтар ба амал меояд. Ин таъсири таъхири гармӣ дар таҳлилҳои термӣ рафтори маъмул аст.

Наздик будани андозаи кӯчиш барои P123-и соф ва USBA зери азот нишон медиҳад, ки дар шароите, ки катализи оксидшавӣ ё гармшавии экзотермии худӣ вуҷуд надорад, суръати гармкунӣ ба ҳар ду мавод ба таври монанд таъсир мекунад.

Чаро P123-и соф зери ҳаво ба миқдори намуна сахт вобаста аст?

Дар Шакли 9-и саҳифаи 26. каҷҳои DTG-и P123-и соф дар атмосфераи ҳаво оварда шудаанд. Намунаи хурдтарин бо тақрибан 0,4 mg дар тақрибан 203 °C як раванди ягона ва тезро нишон медиҳад. Дар ин миқдор қисми зиёди намуна метавонад бо оксиген мустақим тамос дошта бошад.

Вақте намуна ба фосилаи тақрибан 3–15 mg зиёд мешавад, ду минтақа ба вуҷуд меояд:

1. оксидшавии сатҳӣ, ки тақрибан дар 205–215 °C оғоз мешавад,
2. минтақаи дуюми васеи таҷзия, ки бо зиёд шудани миқдори намуна ба ҳарорати баландтар мекӯчад.

Мувофиқи шарҳи муҳаққиқон, оксидшавии аввал дар қисми P123, ки дар сатҳи болоӣ ё берунии тигел аст, сурат мегирад. Қабати пасмондае, ки ин реаксия ба вуҷуд меорад, расидани оксиген ба полимери амиқтарро душвор мекунад. Бо зиёд шудани ғафсии намуна расидани оксиген ба қисми дохилӣ вақти бештар мегирад ва раванди дуюм ба ҳарорати баландтар мекӯчад.

Дар ин ҷо на танҳо массаи умумӣ, балки:

• баландии қабати намуна дар тигел,
• таносуби сатҳи тамос бо оксиген ба масса,
• масофаи диффузияи газ,
• қобилияти ҷамъ кардани гармии маҳаллӣ

низ якҷоя тағйир меёбанд.

Каҷҳои DSC-и P123-и соф зери ҳаво

Шакли 10-и саҳифаи 27. нишон медиҳад, ки раванди зери ҳаво танҳо аз як қуллаи оксидшавӣ иборат нест.

Дар тақрибан 200 °C дар ҳамаи намунаҳо қуллаи экзотермӣ вуҷуд дорад. Муҳаққиқон якхела будани андозаи қулларо бо он шарҳ медиҳанд, ки миқдори сатҳе, ки дар тигел бо ҳаво мустақим тамос дорад, монанд аст.

Дар намунаҳои калонтар:

• пас аз раванди экзотермии аввал минтақаи эндотермӣ,
• дар ҳарорати баландтар раванди дуюми экзотермӣ

дида мешавад. Бузург шудани минтақаи эндотермӣ бо миқдори намуна ба эҳтимоли он нисбат дода мешавад, ки P123 дар қисми дохилӣ пеш аз дастрас шудани оксиген ба таҷзияи гармӣ дучор мешавад.

Шарҳи мавҷудияти қабати ғафс ё камгузар бо каҷҳои гармӣ мувофиқ аст. Аммо ин қабат пас аз таҷриба бо SEM, Raman, FTIR ё таҳлили элементӣ мустақим омӯхта нашудааст.

SBA-15-и дорои P123 зери ҳаво чӣ гуна рафтор кардааст?

Дар Шакли 11-и саҳифаи 28. каҷҳои DTG-и намунаҳои USBA зери ҳаво нишон дода шудаанд. Бар хилофи P123-и соф, ки бо калон шудани намуна раванди дуюм ба ҳарорати баландтар мекӯчад, дар USBA ҳарорати асосии таҷзия бо калон шудани намуна паст мешавад.

Муҳаққиқон ин рафтори баръаксро бо якҷояшавии чор таъсир шарҳ медиҳанд:

• таъсири эҳтимолии каталитикии сатҳи SBA-15, ки оксидшавии P123-ро осон мекунад,
• паҳн шудани P123 рӯйи масоҳати хеле калони сатҳи кремнезем,
• экзотермии қавии оксидшавӣ,
• афзудани ҳарорати маҳаллӣ аз сабаби гузаронандагии пасти гармии кремнеземи мезосӯрохӣ.

Бо зиёд шудани миқдори намуна миқдори умумии гармии экзотермии озодшуда меафзояд; агар ин гармӣ дар дохили сӯрохиҳои кремнезем ба қадри кофӣ зуд хориҷ нашавад, реаксия метавонад дар ҳарорати пасттари танӯр суръат гирад.

Натиҷаи DSC-и USBA зери ҳаво

Дар Шакли 12-и саҳифаи 29. барои USBA қуллаҳои пурқувват ва васеи экзотермӣ дар минтақаи тақрибан 180–230 °C дида мешаванд. Бо зиёд шудани миқдори намуна баландӣ ва майдони қулла ба таври равшан зиёд мешавад.

Ҳангоми муқоиса бо каҷҳои P123-и соф зери ҳаво, USBA чунин нишон медиҳад:

• ҷараёни гармии баландтар,
• минтақаи васеътари экзотермӣ,
• ҳарорати пасттари оғоз ва қулла,
• энергияи экзотермие, ки бо миқдори намуна зиёд мешавад

.

Таҳқиқот мегӯяд, ки байни майдони қуллаи DSC ва миқдори P123-и сӯхташуда муносибати тақрибан хаттӣ мавҷуд аст. Аммо энталпияҳои миқдории оксидшавӣ бо J g⁻¹ дода нашудаанд.

Таъсири суръати гармкунӣ зери ҳаво

Шакли 13-и саҳифаи 30. натиҷаҳои DTG-и P123-и соф ва USBA-ро дар суръатҳои 5 ва 35 °C дақиқа⁻¹ муқоиса мекунад.

Дар P123-и соф таъсирҳои классикии таъхири гармӣ ва интиқоли оксиген қавӣ мебошанд. Дар USBA бошад, ҳамкории сатҳӣ ва озодшавии гармии экзотермӣ таъсири интизории суръати болоравии ҳароратро қисман пахш мекунанд.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки ҳарорати калсинатсия танҳо аз рӯи суръати гармкунӣ интихоб карда намешавад. Як барномаи гармкунӣ метавонад барои полимери соф, омехтаи физикӣ ва қолаби ҷойгиршуда дар сӯрох ҳароратҳои воқеии реаксияи гуногун эҷод кунад.

Таъсири тамоси P123 ва SBA-15

Шакли 14-и саҳифаи 31. чор намунаро дар як атмосфераи ҳаво муқоиса мекунад:

• P123-и соф,
• омехтаи физикии P123 бо SBA-15-и калсинатсияшуда,
• омехтаи P123–SBA-15, ки аз маҳлули этанол омода шудааст,
• SBA-15-и калсинатсиянашуда.

P123-и соф дар минтақаи баландтарини ҳарорат таҷзия мешавад. Омехтаи физикӣ байни P123-и соф ва системаҳои дорои тамоси наздик қарор мегирад. Омехтаи аз маҳлул омодашуда ва USBA дар ҳарорати пасттар таҷзия мешаванд.

Ин тартиб нишон медиҳад, ки ҳар қадар масоҳати тамоси P123 бо кремнезем зиёд шавад, таҷзияи оксидшавӣ осонтар мегардад. Дар омехтаи физикӣ тамос танҳо дар сатҳи берунии зарраҳо сурат мегирад, дар ҳоле ки дар омехтаи аз маҳлул омодашуда P123 рӯйи сатҳи кремнезем беҳтар паҳн мешавад. Дар USBA бошад P123 ҳангоми ташаккули мезосохтори SBA-15 бевосита дар дохили каналҳо ҷой мегирад.

“Таъсири каталитикӣ” то чӣ андоза исбот шудааст?

Мушоҳидаҳои таҳқиқот бо тафсири таъсири каталитикӣ мувофиқанд:

• Дар ҳузури SBA-15 ҳарорати таҷзия зери ҳаво паст мешавад.
• Бо зиёд шудани дараҷаи тамос ҳарорат бештар паст мешавад.
• Дар USBA таъсири суръати гармкунӣ ба ҳарорати қулла кам мешавад.
• Қуллаҳои экзотермии DSC-и USBA аз P123-и соф хеле калонтаранд.

Аммо аз TGA ва DSC танҳо хулосаи “кремнезем мустақиман катализаи кимиёвӣ мекунад” қатъӣ ҷудо карда намешавад. Дар ҳамон додаҳо таъсирҳои зерин якҷоя мавҷуданд:

• паҳншавии беҳтари P123 рӯйи кремнезем,
• зиёд шудани сатҳи тамос бо оксиген,
• ҳамкории молекулавӣ бо гурӯҳҳои силанол,
• афзоиши ҳарорати маҳаллӣ,
• тағйирёбии интиқоли гармӣ ва масса дар мезосӯрохиҳо.

Барои муайян кардани механизми каталитикӣ муқоисаи энергияи фаъолшавӣ, таҳлили химияи сатҳ, зичии назоратшавандаи силанол, назоратҳои кремнеземи инертӣ ва муайян кардани маҳсулоти газӣ лозим аст.

Шарҳи асосии механистии таҳқиқот

Маънои натиҷаҳо барои раванди калсинатсия

Паёми муҳимтарини таҳқиқот ин аст, ки барои P123 як “ҳарорати таҷзия”-и ягона ва мустақил аз шароит вуҷуд надорад. Арзиши ҳарорати гузоришшуда бояд ҳадди ақал бо маълумоти зерин якҷоя дода шавад:

• таркиби атмосфера,
• суръати ҷараёни газ,
• миқдори намуна,
• геометрияи тигел,
• ғафсии қабат,
• суръати гармкунӣ,
• соф, омехта ё дар сӯрох ҷойгир будани P123.

Дар намунаҳои калони USBA зери ҳаво сурат гирифтани реаксия дар ҳарорати пасттари танӯр ва бо ҷараёни баландтари гармӣ нишон медиҳад, ки ҳангоми калон кардани миқёс нуқтаҳои гармии маҳаллӣ бояд ба назар гирифта шаванд. Ин тафсири муҳандисии аз таҳқиқот баровардашуда аст; муҳаққиқон мустақиман таҷрибаи танӯри пилотӣ ё саноатӣ анҷом надодаанд.

Ҳамчунин оксидшавии қисми асосии P123 дар ҳарорати паст маънои онро надорад, ки ҳамаи пасмондаҳои органикӣ тоза шудаанд. Навъҳои карбонӣ дар микросӯрохиҳо ё деворҳои кремнезем метавонанд ҳарорати баландтар талаб кунанд. Хориҷкунии пурраи қолаб бояд бо карбони боқимонда, FTIR, таҳлили элементӣ ва ҳаҷми ниҳоии сӯрох тасдиқ шавад.

Ҷанбаҳои қавии таҳқиқот кадомҳоянд?

• Муқоисаи P123-и соф бо P123 дар SBA-15 дар ҳамон дастгоҳ ва шароити газ,
• омӯзиши ҷудогонаи атмосфераҳои азот ва ҳаво,
• тағйир додани миқдори намуна дар фосилаи васеи миллиграмм,
• истифодаи суръатҳои гармкунии 5, 10, 20 ва 35 °C дақиқа⁻¹,
• тафсири якҷояи натиҷаҳои TGA ва DSC,
• санҷиши дараҷаи тамоси P123–SBA-15 бо се тартиби гуногун,
• тавсифи SBA-15-и синтезшуда бо адсорбсия, SEM ва XRD-и кунҷи паст,
• шарҳи зиддиятҳои намоёни адабиёт тавассути миқдори намуна ва шароити таҷриба,
• ошкор кардани рафтори баръакси P123-и соф ва USBA нисбат ба миқдори намуна зери ҳаво.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот кадомҳоянд?

• Таҳқиқот preprint-и аз баррасии ҳамтоён нагузашта мебошад.
• Шумораи такрори таҷрибаҳо ва номуайянии ченкунӣ нишон дода нашудаанд.
• Барои ҳароратҳои қуллаи DTG фосилаҳои хато дода нашудаанд.
• Бо вуҷуди мавҷуд будани чанд суръати гармкунӣ, энергияи фаъолшавӣ ҳисоб карда нашудааст.
• Газҳои таҷзия ва маҳсулоти миёнаравӣ аз ҷиҳати кимиёвӣ муайян нашудаанд.
• Консентратсияи оксиген ва профили воқеии оксиген дар дохили намуна чен нашудаанд.
• Фарқи байни ҳарорати намуна ва ҳарорати барномарезишудаи дастгоҳ мустақим чен нашудааст.
• Қабати пасмонда ё монеа мустақим тавсиф нашудааст.
• Таъсири каталитикии SBA-15 аз катализи кимиёвӣ ва таъсирҳои интиқоли гармӣ ва масса қатъӣ ҷудо нашудааст.
• Ҳиссаи P123 дар USBA тақрибан %50 гуфта шудааст; миқдори органикии мустақил барои ҳар намуна гузориш нашудааст.
• Масоҳати воқеии тамос дар омехтаҳои физикӣ ва аз маҳлул омодашуда миқдорӣ чен нашудааст.
• Диаметрҳои гуногуни тигел ва ғафсии қабат ҳамчун тағйирёбандаҳои мустақил санҷида нашудаанд.
• Миқдори карбони боқимонда пас аз шароити гуногун дода нашудааст.
• Масоҳати BET ва ҳаҷми сӯрохи SBA-15 пас аз раванд барои ҳар шароити калсинатсия муқоиса нашудааст.
• Тасдиқи танӯри миқёси пилотӣ ё саноатӣ вуҷуд надорад.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Рафтори гармии P123 ба атмосфера сахт вобаста аст.
• Таҷзияи P123-и соф зери азот аз миқдори намуна танҳо ба андозаи маҳдуд таъсир мегирад.
• P123 дар дохили SBA-15 зери азот дар фосилаи васеи ҳарорат ва вобаста ба ҳадди ақал ду муҳити сохторӣ таҷзия мешавад.
• P123-и соф зери ҳаво бо зиёд шудани миқдори намуна раванди дуюми таъхирёфтаи оксидшавиро нишон медиҳад.
• USBA зери ҳаво бо зиёд шудани миқдори намуна дар ҳарорати пасттар ва бо рафтори экзотермии қавитар вокуниш мекунад.
• Тамоси наздик бо SBA-15 ҳарорати таҷзияи P123-ро зери ҳаво паст мекунад.
• Ҳассосияти USBA ба суръати гармкунӣ зери ҳаво аз P123-и соф камтар аст.
• Қисми муҳими фарқиятҳои ҳароратии P123, ки дар адабиёт гузориш шудаанд, бо фарқияти шароити таҷриба шарҳ дода мешаванд.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Механизми молекулавии каталитикии SBA-15 дар оксидшавии P123-ро қатъӣ исбот намекунад.
• Нишон намедиҳад, ки дар тақрибан 168 °C ҳамаи P123 ва пасмондаҳои карбонӣ пурра хориҷ шудаанд.
• Нишон намедиҳад, ки талафи масса зери азот SBA-15-и тоза ва бе карбон ҳосил мекунад.
• Исбот намекунад, ки рафтори ҳарорат дар тигели лабораторӣ дар танӯри саноатӣ айнан ҳамин тавр сурат мегирад.
• Нишон намедиҳад, ки ҳарорати пасттари таҷзия сифати ниҳоии SBA-15-ро худкор беҳтар мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки механизмҳои пешниҳодшуда бо маҳсулоти газии ҳосилшуда тасдиқ шудаанд.
• Бехатартарин ё камэнергиятари барномаи тиҷоратии калсинатсияро муайян намекунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маводи истифодашуда

Барномаи синтези SBA-15

Шароити тавсиф

Барномаи таҷрибаи гармӣ

Миқдори намунаҳо

Азбаски қабул шудааст, ки USBA тақрибан %50 P123 дорад, дар тавзеҳи шаклҳо ба ҷойи массаи умумии USBA массаи тахминии P123 дар дохили он истифода шудааст. Масалан, дар таҷрибаҳои ҳаво миқдори тахминии P123 дар шакл 0,2; 1,6; 2,6; 4,1 ва 5,1 mg нишон дода шудааст.

Натиҷаҳои асосии миқдорӣ аз рӯи атмосфера

Паёмҳои асосии шаклҳо

• Шакли 1, саҳифаи 18: Изотермаи азоти Навъи IV ва ҳалқаи гистерезиси H1 сохтори тартибёфтаи мезосӯрохиро дастгирӣ мекунанд.
• Шакли 2, саҳифаи 19: Морфологияи нахмонанд ва дастамонанди SBA-15-ро нишон медиҳад.
• Шакли 3, саҳифаи 20: Бозтобҳои (100), (110) ва (200) тартиби дученакаи шашкунҷаи сӯрохҳоро нишон медиҳанд.
• Шакли 4, саҳифаи 21: Раванди ягонаи DTG-и P123-и софро зери азот нишон медиҳад, ки аз миқдори намуна танҳо суст таъсир мегирад.
• Шакли 5, саҳифаи 22: Таҷзияи эндотермии P123-и соф зери азот ва афзоиши ҷараёни гармиро бо масса нишон медиҳад.
• Шакли 6, саҳифаи 23: Қуллаи асосии USBA зери азот ва думи ҳарорати баландро, ки ба микросӯрохиҳо нисбат дода шудааст, нишон медиҳад.
• Шакли 7, саҳифаи 24: Профили васеътар ва ҷараёни пасттари эндотермии USBA-ро нишон медиҳад.
• Шакли 8, саҳифаи 25: Нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани суръати гармкунӣ зери азот қуллаҳои P123-и соф ва USBA тақрибан 30 °C боло мераванд.
• Шакли 9, саҳифаи 26: Нишон медиҳад, ки дар P123-и соф бо калон шудани намуна оксидшавии думарҳилавӣ ва раванди дуюм ба ҳарорати баландтар ба вуҷуд меояд.
• Шакли 10, саҳифаи 27: Тағйири равандҳои экзотермӣ ва эндотермии P123-и соф зери ҳаворо аз рӯи миқдори намуна нишон медиҳад.
• Шакли 11, саҳифаи 28: Нишон медиҳад, ки дар USBA бо зиёд шудани миқдори намуна қуллаи асосии таҷзия ба ҳарорати пасттар мекӯчад.
• Шакли 12, саҳифаи 29: Қуллаи васеи экзотермии USBA-ро зери ҳаво нишон медиҳад, ки бо миқдори намуна пурқувват мешавад.
• Шакли 13, саҳифаи 30: Нишон медиҳад, ки P123-и соф зери ҳаво ба суръати гармкунӣ нисбат ба USBA хеле ҳассостар аст.
• Шакли 14, саҳифаи 31: Нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани дараҷаи тамоси P123–кремнезем ҳарорати таҷзия паст мешавад.

Хулосаҳо барои тарҳи лабораторӣ ва раванд

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Study of the thermal decomposition of pure Pluronic P123 and in the calcination of SBA-15 under different conditions

Муаллифон: Morayma Muñoz; Inmaculada Blasco; Andrea Miranda; Antonio Marcilla; Angela. N. García.

Тафсилоти номи муаллиф дар SSRN: Номи Inmaculada Blasco дар сабти ҷории SSRN ҳамчун Inmaculada Blasco Lopez оварда шудааст.

Тартиби муаллифон: Рӯйхати боло тартиби аслиро дар таҳқиқоти боршуда нигоҳ медорад.

Ҳаммуаллифи якум ё саҳми баробар: Чунин изҳорот вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Morayma Muñoz.

Почтаи электронии муаллифи масъул: moraymam@corporacionalquimia.org

Муассисаҳо: Universidad de Alicante, Chemical Engineering Department, PO. 99, 03080 Alicante, Spain; Instituto de Investigación Geológico y Energético.

DOI: 10.2139/ssrn.6934270

Платформаи нашр: SSRN.

Маҷалла: Барои ин версия номи маҷаллаи ҳамто-тақризшуда ё маълумоти ниҳоии библиографии маҷалла вуҷуд надорад.

Хусусияти ношир/платформа: SSRN платформаи preprint ва таҳқиқоти барвақт дар оилаи Elsevier мебошад. Нашр дар SSRN маънои нашри ниҳоии маҷаллаи ҳамто-тақризшударо надорад.

Соли нашр: 2026.

Санаи боркунии версияи ҷорӣ ба SSRN: 13 июни 2026.

Шумораи саҳифаҳои версияи ҷорӣ: 49.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҷрибавии preprint, ки таҳлили термогравиметрӣ, калориметрияи сканкунии дифференсиалӣ ва тавсифи маводи мезосӯрохиро дар бар мегирад.

Вазъи баррасии ҳамтоён: Таҳқиқот аз баррасии ҳамтоён нагузаштааст. Натиҷаҳо набояд ҳамчун хулосаҳои ниҳоие арзёбӣ шаванд, ки аз баррасии мустақили илмӣ гузаштаанд.

Пайванди расмии таҳқиқот:Саҳифаи расмии таҳқиқоти SSRN 6934270

Пайванди DOI:10.2139/ssrn.6934270

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби Ministerio de Economía, Industria y Competitividad бо лоиҳаи CTQ2015-70726/P ва аз ҷониби Conselleria de Educación, Investigación, Cultura y Deportes бо лоиҳаҳои IDIFEDER 2018/009 ва PROMETEO2020/093 дастгирӣ шудааст.

Дастрасӣ ба додаҳо: Муҳаққиқон гуфтаанд, ки додаҳо бо дархост мубодила мешаванд. Репозиторийи кушоди додаҳо ё пайванди мустақими боргирӣ дода нашудааст.

Бархӯрди манфиатҳо: Дар таҳқиқоти боршуда изҳороти ҷудогонаи бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Morayma Muñoz таҳқиқот ва навиштани лоиҳаи аввалро; Inmaculada Blasco таҳқиқот, танзими додаҳо ва баррасиро; Andrea Miranda таҳқиқот ва навиштани лоиҳаи аввалро; Antonio Marcilla консептуализатсия, маблағгузорӣ, назорат ва баррасиро; Angela. N. García назорат, баррасӣ ва таҳрирро ба уҳда гирифтааст.

Ин муҳтавои Verianla пас аз баррасии матни асосӣ, ҷадвали муқоисаи адабиёт, усули синтез, тавсифи мавод, муодилаи нормализатсия, се ҷадвали таҷрибавӣ ва 14 шакли аслии таҳқиқот омода шудааст. Ба натиҷаҳои илмӣ аз манбаъҳои беруна ягон кашфи нави илмӣ илова нашудааст. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи библиографии унвон, номҳои муаллифон, версияи ҷорӣ, DOI, платформа, санаи боркунӣ ва вазъи баррасии ҳамтоён истифода шудаанд.

Аз файли 49-саҳифаи боршуда 16 саҳифаи аввал матни асосӣ ва манбаъҳоро, саҳифаҳои 18–31. шаклҳои аслӣ, саҳифаҳои 33–46. асосан нусхаҳои такрории ҳамон шаклҳоро ва саҳифаҳои охир замимаҳои ҷадвалро дар бар мегиранд. Ин такрорҳо ҳамчун таҷрибаи мустақил ё додаҳои иловагӣ арзёбӣ нашудаанд.

Тафсири таҳқиқот дар бораи “таъсири каталитикии SBA-15” ба рафтори муқоисавии гармӣ асос ёфтааст. Азбаски энергияи фаъолшавӣ, таҳлили марказҳои фаъоли сатҳ ё муайян кардани маҳсулоти реаксия вуҷуд надорад, катализи кимиёвӣ, паҳншавии беҳтари P123, дастрасии оксиген ва гармшавии маҳаллии экзотермӣ аз ҳам пурра ҷудо карда намешаванд.

Қабати монеае, ки гумон меравад дар P123-и соф ба вуҷуд меояд, низ тафсире аз каҷҳои DTG ва DSC мебошад. Таркиб ва морфологияи пасмонда мустақим таҳлил нашудаанд.

Таҳқиқот нишон медиҳад, ки дар ҳарорати паст пайдо шудани қуллаи асосии оксидшавӣ маънои пурра хориҷ шудани ҳамаи P123, навъҳои дар микросӯрохиҳо ва пасмондаҳои карбониро надорад. Ҳангоми муайян кардани барномаи тиҷоратӣ ё пилотии калсинатсия таҳлили карбони боқимонда, муайян кардани кимиёвии газҳои хориҷӣ, ҳаҷми сӯрох ва ченкунии масоҳати сатҳ бояд якҷоя истифода шаванд.